【摘要】：隨著我國海洋開發(fā)力度的不斷增大,以及海軍由近海轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)海的戰(zhàn)略目標(biāo),對于目標(biāo)海域沉積物的聲學(xué)特性認(rèn)知需求也必將不斷擴(kuò)大,因此對聲學(xué)原位測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精確度必將提出更高的要求。從海洋技術(shù)裝備國產(chǎn)化的角度考慮,實(shí)現(xiàn)聲學(xué)原位測量系統(tǒng)的自主開發(fā)以及測量技術(shù)的進(jìn)步很有必要。本論文針對海底沉積物中的聲學(xué)特性在海底資源勘探、潛艇坐底位置選擇等相關(guān)應(yīng)用的重要性,研究分析了國內(nèi)外現(xiàn)有聲學(xué)沉積物原位探測系統(tǒng)的不足,設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了提供實(shí)時監(jiān)控模式、自容工作模式并同時兼容2套機(jī)械設(shè)備的深海沉積物聲學(xué)原位測控系統(tǒng)。本論文的主要工作有:水下部分的軟硬件設(shè)計和甲板部分的人機(jī)交互界面軟件設(shè)計。水下測控系統(tǒng)主要包括主控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集儲存系統(tǒng)。系統(tǒng)以STM32F103VCT6和STM32F407VET6微處理器為核心,實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制,傳感器數(shù)據(jù)采集,水下視頻監(jiān)控,工作日志存儲等功能。人機(jī)交互界面軟件設(shè)計又包含系統(tǒng)運(yùn)行上位機(jī)軟件、自容模式數(shù)據(jù)回傳上位機(jī)軟件以及數(shù)據(jù)后處理軟件。后續(xù)本文詳細(xì)介紹了本系統(tǒng)的硬件設(shè)計內(nèi)容,包括電源管理電路、微處理核心電路、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口電路、系統(tǒng)姿態(tài)采集電路、串口通信及隔離電路、模擬量采集電路、數(shù)字量采集電路、繼電器控制電路、SD卡存儲電路等。并詳細(xì)描述了相關(guān)部分嵌入式軟件的設(shè)計思路,以及PC端上位機(jī)軟件的設(shè)計方案,并對實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了簡要的概述。最后,本論文設(shè)計并實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)通過實(shí)驗室車間調(diào)試及黃海海試,驗證了整個系統(tǒng)能正常穩(wěn)定的完成測量任務(wù),滿足設(shè)計需求。
【圖文】：

的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的起步較早，領(lǐng)域中較為成熟的設(shè)備分由美國海軍資助）、美國海軍實(shí)驗室研ent System 原位沉積物聲學(xué)測量ical Properties Apparatus 沉積物聲學(xué)和矛）測量系統(tǒng)可以對海底沉積物進(jìn)行單要包括機(jī)械結(jié)構(gòu)和測量控制倉，機(jī)械測量控制倉包括水聲收發(fā)電路和供電重力取樣管上按照順序排列著 10 個接通過對頻率為 5-20kHz 的返回聲波的采依靠設(shè)備自重并利用下落過程中自由速貫入沉積物中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的測量，但測量的誤差。并且應(yīng)用于底質(zhì)較硬的失敗。因此該系統(tǒng)只能運(yùn)用于深淺海

貫入沉積物中，從而造成測量失敗。因此該系統(tǒng)只能運(yùn)用于深淺海的砂質(zhì)沉積物中。圖 1.1 夏威夷大學(xué)研制的 Acoustic Lance 測量系統(tǒng)美國海軍研制的 ISSAMS（原位沉積物聲學(xué)測量系統(tǒng)）如圖 1.2 所示，該測量裝置可貫入海底 30cm 深的沉積物中，實(shí)現(xiàn)對縱波、橫波聲速的測量。該測量設(shè)備擁有 4 個接收陣單元。縱波水聽器的接收頻率范圍為：5kHz~150kHz；橫波的接收水聽器的頻率范圍為：70Hz~100Hz[4]。ISSAMS 測量系統(tǒng)與之前所描述的系統(tǒng)的區(qū)別在于采用了液壓驅(qū)動探桿貫入的方式將收發(fā)換能器測量裝置插入到沉積物中。但測量深度只有 30cm，只能進(jìn)行淺表層的測量。而且，，該系統(tǒng)工作方式單一需接通信電纜完成實(shí)時測量控制。對于一些測量考察船不具備通信電纜
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP273;P733.2;TP274

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2537796