本文關(guān)鍵詞：自容式湍流剖面觀測儀設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海洋湍流導(dǎo)致了海洋中各種物質(zhì)的擴(kuò)散和混合,是引起海洋混合的重要而普遍的形式之一。海洋內(nèi)部能量從大尺度到小尺度再到微尺度傳遞,最終以微尺度湍流形式耗散。海洋湍流在水體交換與海洋能量演化中起著尤為重要的作用,海洋湍流混合過程對大洋熱鹽環(huán)流具有極其重要調(diào)控作用。因此,海洋湍流的研究已然成為海洋科學(xué)研究的重要領(lǐng)域。海洋湍流研究的發(fā)展和海洋湍流觀測儀器的研發(fā)密切相關(guān),與國外湍流觀測技術(shù)研究相比我國存在一定的差距。因此,為滿足國內(nèi)海洋湍流觀測資料的迫切需求,研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)微尺度湍流觀測儀器、提升我國在海洋湍流混合研究領(lǐng)域的成果,有著重要的應(yīng)用價值和科學(xué)意義。本文研制了自容式湍流剖面觀測平臺與微尺度海洋湍流采集電路。通過分析總結(jié)國內(nèi)外湍流測量平臺的優(yōu)缺點(diǎn),設(shè)計(jì)完成了剖面測量平臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。基于打壓試驗(yàn)與水庫試驗(yàn),驗(yàn)證了平臺工作深度1500米、下潛速度可調(diào)范圍0.3-0.9m/s、運(yùn)動狀態(tài)接近垂直；通過分析剖面測量平臺的工作原理與海洋湍流信號的采集原理,設(shè)計(jì)完成了湍流剖面采集電路系統(tǒng)。包括主控電路、大容量存儲電路、16路采集電路等。基于室內(nèi)試驗(yàn),驗(yàn)證了控制電路的穩(wěn)定性、采集卡準(zhǔn)確的捕捉能力以及滿足湍流觀測要求；最后,通過與MSS90的遠(yuǎn)海試驗(yàn),證明自容式湍流觀測儀在波數(shù)空間內(nèi)脈動剪切流速波數(shù)譜與Nasmyth理論譜兩者吻合良好。與MSS90剖面儀同步觀測同一海域,兩者湍動能耗散率數(shù)量級一致。驗(yàn)證了自容式剖面湍流觀測平臺的有效性與穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：湍流觀測 剖面觀測 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 比測試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P716.2;TP274.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1. 緒論11-21
• 1.1 海洋微尺度湍流11-12
• 1.1.1 海洋湍流基本概念11-12
• 1.1.2 海洋湍流研究的意義12
• 1.2 海洋湍流觀測的發(fā)展12-16
• 1.3 國內(nèi)外湍流觀測儀器發(fā)展及現(xiàn)狀16-19
• 1.4 課題來源及意義19
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容及工作19-21
• 2. 自容式湍流剖面觀測儀的總體設(shè)計(jì)與工作原理21-24
• 2.1 測量平臺的總體設(shè)計(jì)21-22
• 2.2 測量平臺的工作原理22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 3. 自容式湍流剖面觀測儀的單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24-37
• 3.1 1500m耐壓艙設(shè)計(jì)及水密設(shè)計(jì)24-28
• 3.1.1 1500耐壓艙強(qiáng)度穩(wěn)定性與有限元分析24-27
• 3.1.2 水密設(shè)計(jì)27-28
• 3.2 主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-29
• 3.3 主浮體設(shè)計(jì)29-31
• 3.4 配平與下潛速度調(diào)節(jié)單元設(shè)計(jì)31-32
• 3.5 傳感器保護(hù)罩設(shè)計(jì)32
• 3.6 電池方案設(shè)計(jì)32-35
• 3.7 模塊安裝設(shè)計(jì)35-36
• 3.8 本章小結(jié)36-37
• 4. 自容式湍流剖面觀測儀的硬件電路設(shè)計(jì)與性能指標(biāo)測試37-54
• 4.1 電子系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)37-38
• 4.2 湍流觀測原理及傳感器選型38-43
• 4.2.1 湍流測量原理38-40
• 4.2.2 剪切流傳感器選40-41
• 4.2.3 姿態(tài)加速度傳感器41-43
• 4.3 STM32f107主控電路設(shè)計(jì)43-46
• 4.3.1 STM32f107控制器電路44-45
• 4.3.2 JTAG電路45
• 4.3.3 通信串口電路45-46
• 4.4 多路電源輸出電路設(shè)計(jì)46-48
• 4.4.1 主控模塊供電電路46-47
• 4.4.2 模擬板供電電路47-48
• 4.4.3 姿態(tài)加速度傳感器供電電路48
• 4.5 多路數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)48-51
• 4.5.1 前置放大器48-49
• 4.5.2 16路模擬通道電路49
• 4.5.3 AD轉(zhuǎn)換電路49-50
• 4.5.4 采集卡控制電路50-51
• 4.6 大容量存儲電路設(shè)計(jì)51-53
• 4.7 本章小結(jié)53-54
• 5. 室內(nèi)試驗(yàn)54-63
• 5.1 儀器艙耐壓與水密檢測試驗(yàn)54-55
• 5.2 電子系統(tǒng)性能指標(biāo)測試試驗(yàn)55-60
• 5.2.1 前置放大電路放大性能測試55-56
• 5.2.2 采集卡零漂與噪音測試56-58
• 5.2.3 采集卡捕獲能力性能測試58-59
• 5.2.4 電子系統(tǒng)穩(wěn)定性試驗(yàn)59-60
• 5.3. 簡易風(fēng)場試驗(yàn)60-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 6. 水庫試驗(yàn)63-66
• 6.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>63
• 6.2 試驗(yàn)方案63-64
• 6.3 試驗(yàn)過程64
• 6.4 試驗(yàn)結(jié)論64-66
• 7. 與MSS90遠(yuǎn)海比測試驗(yàn)66-71
• 7.1 試驗(yàn)介紹66
• 7.2 比測數(shù)據(jù)分析66-70
• 7.2.1 自容式湍流觀測儀與MSS90下放速度對比66-67
• 7.2.2 平臺穩(wěn)定分析67-69
• 7.2.3 波數(shù)空間譜分析69
• 7.2.4 耗散率對比69-70
• 7.3 試驗(yàn)結(jié)論70-71
• 8. 總結(jié)與展望71-72
• 8.1 總結(jié)71
• 8.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-74
• 致謝74-75
• 個人簡歷75-76
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76

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