本文通過對國內(nèi)外溫度、深度、鹽度測量技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的研究,確立了本系統(tǒng)的測量技術(shù)指標(biāo),并提出了基于傳感器鏈的立體式測量方法。通過將傳感器鏈入水探測實現(xiàn)同一時間立體式測量,整個測量系統(tǒng)分為主板系統(tǒng)和副板系統(tǒng),副板系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳輸至主板系統(tǒng)的SD卡進(jìn)行存儲。通過對溫度、深度、鹽度測量原理的研究確定本系統(tǒng)的測量方案,選擇鉑電阻溫度傳感器來測量溫度,選擇壓力測深的方式來測量水深,選擇利用實用鹽標(biāo)公式求出鹽度,通過對測量方案誤差源的分析來設(shè)計測量電路。采集的信息經(jīng)過AD7793進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,然后通過STM32單片機存儲在SD卡中,選擇SD卡的SDIO模式來傳輸數(shù)據(jù),并嵌入了 FatFS文件操作系統(tǒng),可以實現(xiàn)在電腦上對SD卡里的數(shù)據(jù)直接操作。數(shù)據(jù)傳輸本文選用了 RS-232串口傳輸,定義了接收協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)接收,并應(yīng)用了循環(huán)隊列,防止數(shù)據(jù)來不及存儲而丟失。測量系統(tǒng)中還應(yīng)用了時鐘芯片,用來記錄采集數(shù)據(jù)的時間。為了提高測量精度,本文應(yīng)用了去極值平均濾波算法去除隨機誤差,并進(jìn)行了非線性校準(zhǔn)實驗,利用最小二乘法擬合經(jīng)驗公式。通過最終的誤差實驗發(fā)現(xiàn)經(jīng)過非線性校準(zhǔn)后,可以明顯的減小測量誤差,提高測量的精度,并且... 

【文章來源】：山東科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１系統(tǒng)傳感器鏈??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｓｅｎｓｏｒ?ｃｈａｉｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｙｓｔｅｍ??由于測量系統(tǒng)的副板完全一樣，因此本文以測量系統(tǒng)的一個主板和副板來??

?測量系統(tǒng)的總體方案分析與設(shè)計??下傳感器鏈對測量目標(biāo)進(jìn)行不同深度同時測量，系統(tǒng)硬件框圖如圖２．２所示。??電源?時鐘??ｊ塊?｜模塊???????）ｒ?＞ｊｒ????溫度—？??Ｉ?，一，，．＿ｉ?，?４?ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＣＴ６??壓力?？?ＡＤ７７９３?—＾?｜＇丨＇｜?廣機?？?ＳＤ卡??電導(dǎo)率｜￣？???ｊｒ???通信模塊??圖２．２系統(tǒng)框圖??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｙｓｔｅｍ??測量系統(tǒng)主板的硬件電路在功能上分為主控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存??儲模塊、時鐘模塊、報警電路模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊以及電源模塊。測量系統(tǒng)中??溫度、壓力、電導(dǎo)率傳感器采集的模擬量經(jīng)過ＡＤＣ轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳輸至單片機??來實現(xiàn)存儲，而測量系統(tǒng)副板由于沒有設(shè)計存儲模塊需要與主板進(jìn)行通信，將??采集的信息傳輸至主板，然后將主板和副板采集的信息都存至主板的ＳＤ卡中。??２．２傳感器選型??２．２．１溫度傳感器選型??目前溫度的測量方法有很多，通常都是根據(jù)物體的某種溫度特性來實現(xiàn)，??比如熱敏電阻、鉑電阻。通過對溫度測量中應(yīng)用最廣的三種溫度傳感器的特點??進(jìn)行分析．？熱敏電阻測溫的穩(wěn)定性較差，溫度線性化不理想；熱電偶溫度傳感??器的測量精度不是很理想，在測量過程中需要進(jìn)行冷端補償，這在實際應(yīng)用中??過于復(fù)雜；鉑電阻溫度傳感器線性度較高測量誤差小，而且實際應(yīng)用的電路連??接比較簡單

小變化的測量，就可以確定壓力的大小。為了便于測量，一般把利用單晶硅特??性制作成的應(yīng)變電阻連成惠斯通電橋使用［２８１。本文選擇的壓力傳感器內(nèi)部惠斯??通電橋如圖２．３左半邊所示，凡Ｓ３、／Ｗ４是四個對壓力敏感的應(yīng)變電阻，??當(dāng)壓力為零時：??ＲＳｊＲＳ＾－ＲＳ．ＲＳｊ?＿＿?（２．９）??ＲＳ｛＋ＲＳ２＋ＲＳ３?＋?ＲＳ４??其中是指零點時的輸出電壓，／〇是指電源電流。由式（２．９）可以得出當(dāng)??兄時，電橋處于平衡狀態(tài)Ｆ〇＝０。當(dāng)硅壓阻式壓力傳感器的硅??膜片受到海水壓力時，由于壓阻效應(yīng)電橋上四個橋臂電阻阻值發(fā)生變化。根據(jù)??壓阻效應(yīng)具有各向異性的特性，使和兄５３有正增量，尺《Ｓ２和有負(fù)增量，??擲?ＲＳ廣ＲＳ＼＋ＮＲＳ＼，ＲＳ２—ＲＳ２－ＸＲＳ２，?ＲＳｙ＊ＲＳ３＋ＮＲＳｙ?ＲＳ４—ＲＳ４－ＮＲＳ４。當(dāng)＆力傳??感器的硅膜片受到壓力后惠斯通電橋無法保持平衡，此時的輸出電壓為：??ｙ?（ＲＳ，?＋?＼ＲＳ，）（ＲＳ，?＋?ＭＳ，）－（ＲＳ２－／ＳＪｉＳ２）（ＲＳ４?￣＾Ｓ４）?ｊ??ＲＳ｛＋?ＭＳ

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3542874