本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)外溫度、深度、鹽度測(cè)量技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的研究,確立了本系統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)指標(biāo),并提出了基于傳感器鏈的立體式測(cè)量方法。通過將傳感器鏈入水探測(cè)實(shí)現(xiàn)同一時(shí)間立體式測(cè)量,整個(gè)測(cè)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(chǔ)。通過對(duì)溫度、深度、鹽度測(cè)量原理的研究確定本系統(tǒng)的測(cè)量方案,選擇鉑電阻溫度傳感器來測(cè)量溫度,選擇壓力測(cè)深的方式來測(cè)量水深,選擇利用實(shí)用鹽標(biāo)公式求出鹽度,通過對(duì)測(cè)量方案誤差源的分析來設(shè)計(jì)測(cè)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(jī)存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)在電腦上對(duì)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(duì)列,防止數(shù)據(jù)來不及存儲(chǔ)而丟失。測(cè)量系統(tǒng)中還應(yīng)用了時(shí)鐘芯片,用來記錄采集數(shù)據(jù)的時(shí)間。為了提高測(cè)量精度,本文應(yīng)用了去極值平均濾波算法去除隨機(jī)誤差,并進(jìn)行了非線性校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn),利用最小二乘法擬合經(jīng)驗(yàn)公式。通過最終的誤差實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過非線性校準(zhǔn)后,可以明顯的減小測(cè)量誤差,提高測(cè)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(jí)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(cè)量系統(tǒng)的副板完全一樣，因此本文以測(cè)量系統(tǒng)的一個(gè)主板和副板來??

?測(cè)量系統(tǒng)的總體方案分析與設(shè)計(jì)??下傳感器鏈對(duì)測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行不同深度同時(shí)測(cè)量，系統(tǒng)硬件框圖如圖２．２所示。??電源?時(shí)鐘??ｊ塊?｜模塊???????）ｒ?＞ｊｒ????溫度—？??Ｉ?，一，，．＿ｉ?，?４?ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＣＴ６??壓力?？?ＡＤ７７９３?—＾?｜＇丨＇｜?廣機(jī)?？?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(cè)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(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊、報(bào)警電路模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊以及電源模塊。測(cè)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(jī)??來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)，而測(cè)量系統(tǒng)副板由于沒有設(shè)計(jì)存儲(chǔ)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(cè)量方法有很多，通常都是根據(jù)物體的某種溫度特性來實(shí)現(xiàn)，??比如熱敏電阻、鉑電阻。通過對(duì)溫度測(cè)量中應(yīng)用最廣的三種溫度傳感器的特點(diǎn)??進(jìn)行分析．？熱敏電阻測(cè)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(cè)量精度不是很理想，在測(cè)量過程中需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償，這在實(shí)際應(yīng)用中??過于復(fù)雜；鉑電阻溫度傳感器線性度較高測(cè)量誤差小，而且實(shí)際應(yīng)用的電路連??接比較簡(jiǎn)單

小變化的測(cè)量，就可以確定壓力的大小。為了便于測(cè)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(gè)對(duì)壓力敏感的應(yīng)變電阻，??當(dāng)壓力為零時(shí)：??ＲＳｊＲＳ＾－ＲＳ．ＲＳｊ?＿＿?（２．９）??ＲＳ｛＋ＲＳ２＋ＲＳ３?＋?ＲＳ４??其中是指零點(diǎn)時(shí)的輸出電壓，／〇是指電源電流。由式（２．９）可以得出當(dāng)??兄時(shí)，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(shí)，由于壓阻效應(yīng)電橋上四個(gè)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(shí)的輸出電壓為：??ｙ?（ＲＳ，?＋?＼ＲＳ，）（ＲＳ，?＋?ＭＳ，）－（ＲＳ２－／ＳＪｉＳ２）（ＲＳ４?￣＾Ｓ４）?ｊ??ＲＳ｛＋?ＭＳ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]海水溫鹽深剖面測(cè)量技術(shù)綜述[J]. 張龍,葉松,周樹道,劉鳳,韓月琪.  海洋通報(bào). 2017(05)
[2]高可靠性壓力傳感器的設(shè)計(jì)與研究[J]. 張艷華,陳玉玲,史巖峰,姜志國(guó).  儀表技術(shù)與傳感器. 2017(10)
[3]基于SD卡的FAT32文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 李敏,侯亞玲,劉穎.  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 2017(07)
[4]基于單片機(jī)的海洋溫深探測(cè)器設(shè)計(jì)開發(fā)[J]. 江希.  中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2017(13)
[5]基于海洋生態(tài)文明及綠色發(fā)展的海洋環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[J]. 趙聰蛟,趙斌,周燕.  海洋開發(fā)與管理. 2017(05)
[6]溫鹽深測(cè)量?jī)x（CTD）資料質(zhì)量對(duì)比分析[J]. 任強(qiáng),于非,魏傳杰,范聰慧,司廣成.  海洋科學(xué)集刊. 2016(00)
[7]基于溫度傳感器PT1000的全自動(dòng)量熱儀的研究與設(shè)計(jì)[J]. 肖遼亮.  儀表技術(shù)與傳感器. 2016(03)
[8]關(guān)于Howland電流泵電路的分析與討論[J]. 田社平,于歆杰.  電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào). 2016(01)
[9]STM32單片機(jī)原理及硬件電路設(shè)計(jì)研究[J]. 周江.  數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2015(11)
[10]感應(yīng)傳輸溫鹽深鏈水上低功耗控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 梁津津,姜飛,張孝薇,吳晟,鄧云.  傳感器與微系統(tǒng). 2015(10)

碩士論文
[1]多參數(shù)海洋浮標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D]. 李晴.上海海洋大學(xué) 2017
[2]基于高精度溫度、電導(dǎo)率傳感器的新型鹽度計(jì)集成設(shè)計(jì)[D]. 張挺.國(guó)家海洋技術(shù)中心 2017
[3]在線CTD儀器的設(shè)計(jì)與研究[D]. 潘樂樂.浙江大學(xué) 2015
[4]海洋自容式溫深測(cè)量?jī)x研究與開發(fā)[D]. 徐霄陽.中國(guó)海洋大學(xué) 2013
[5]寬范圍精密溫度測(cè)量及存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 袁永平.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[6]溫鹽深傳感器設(shè)計(jì)及其數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究[D]. 呂志.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[7]七電極電導(dǎo)率傳感器及CTD測(cè)量系統(tǒng)技術(shù)研究[D]. 蘭卉.天津大學(xué) 2012
[8]高精度溫深參數(shù)測(cè)量技術(shù)研究與設(shè)計(jì)[D]. 賴多明.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[9]溫鹽深傳感器測(cè)量技術(shù)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 牛付震.哈爾濱工程大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3542874