本文關(guān)鍵詞：低功耗自容式機(jī)械海流計(jì)的研制

  更多相關(guān)文章： 海流計(jì) 姿態(tài)角 機(jī)械式 自容式 低功耗

【摘要】：我國(guó)海洋資源豐富,其有力的保障了我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,為了使海洋資源更好的為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù),同時(shí)避免海洋環(huán)境遭受污染,我們必須對(duì)海洋進(jìn)行監(jiān)測(cè)、調(diào)查和研究,獲取海洋資料的各項(xiàng)參數(shù),這就需要性能可靠、工作穩(wěn)定的海洋儀器。海流是基礎(chǔ)海洋資料之一,是海洋監(jiān)測(cè)、調(diào)查和研究中不可或缺的重要參數(shù),海洋測(cè)量考察的重要內(nèi)容是海洋流場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和測(cè)量,海流測(cè)量中最經(jīng)常使用的儀器裝置是海流計(jì)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)和電子信息技術(shù)的快速發(fā)展,海流測(cè)量裝置也日新月異,盡管一大批依據(jù)聲學(xué)多普勒效應(yīng)原理和聲學(xué)時(shí)差法原理制成的海流計(jì)相繼出現(xiàn),但機(jī)械轉(zhuǎn)子式海流計(jì)仍因其價(jià)格低廉被廣泛的應(yīng)用,如RCM-4S. SLC9-2直讀型海流計(jì)。本文研究了目前業(yè)界普遍使用的SLC9-2型直讀式海流計(jì),針對(duì)其功耗大,連續(xù)工作時(shí)間較短的問(wèn)題,本設(shè)計(jì)水下探測(cè)器分別從芯片選型、器件工作模式和軟件優(yōu)化三個(gè)方面降低功耗,如本設(shè)計(jì)選擇低功耗的STM32F103VE芯片為CPU；在非數(shù)據(jù)采集時(shí)間段內(nèi),CPU關(guān)閉各數(shù)據(jù)采集模塊,同時(shí)CPU被設(shè)置為低功耗模式；軟件優(yōu)化流速、流向測(cè)量,深度、溫度測(cè)量和數(shù)據(jù)保存等任務(wù)的工作流程。此外采用大容量的鋰離子電池供電,以提高海流計(jì)工作時(shí)間,同時(shí)減小本設(shè)備的體積。針對(duì)因電纜長(zhǎng)度造成的成本較高、工作深度較淺的問(wèn)題,本設(shè)計(jì)運(yùn)用現(xiàn)代無(wú)線傳輸技術(shù)、無(wú)線充電技術(shù)、大容量存儲(chǔ)技術(shù),實(shí)現(xiàn)探測(cè)器的自容式數(shù)據(jù)存儲(chǔ),同時(shí)降低了該設(shè)備的維護(hù)難度。針對(duì)流向測(cè)量精度較低的問(wèn)題,本設(shè)計(jì)采用高精度姿態(tài)測(cè)量方案,CPU采集3維加速度計(jì)數(shù)據(jù)A、3維陀螺儀數(shù)據(jù)W和3維磁強(qiáng)計(jì)數(shù)據(jù)H,通過(guò)四元數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合算法求得探測(cè)器的姿態(tài)角,從而得到流向角,增加了流向測(cè)量精度。同時(shí)本設(shè)計(jì)體積較小、維護(hù)簡(jiǎn)單、可在水下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作,完全滿(mǎn)足各種海洋作業(yè)中海流測(cè)量需求,尤其適合對(duì)功耗和成本要求較高的場(chǎng)合,如浮標(biāo)上測(cè)流裝置。為更好的回收海流計(jì)水下探測(cè)器的數(shù)據(jù),本設(shè)計(jì)研制了配套的水上數(shù)據(jù)采集器,數(shù)據(jù)采集器同樣選擇低功耗的STM32F103VE芯片為CPU,通過(guò)無(wú)線傳輸模塊、無(wú)線充電模塊、外置大容量Flsah、4.3寸電容觸摸顯示屏等外圍器件實(shí)現(xiàn)良好的圖形用戶(hù)界面,直觀方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)水下探測(cè)器復(fù)位、設(shè)置采樣間隔和采集探測(cè)器SD卡中數(shù)據(jù)等功能,并能通過(guò)液晶顯示屏直觀的查看數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)度、電池電量等信息。
【關(guān)鍵詞】：海流計(jì) 姿態(tài)角 機(jī)械式 自容式 低功耗
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P716.21
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景11
• 1.2 海流觀測(cè)方法及連續(xù)觀測(cè)準(zhǔn)確度要求11-13
• 1.2.1 海流的觀測(cè)方法12
• 1.2.2 海流連續(xù)觀測(cè)準(zhǔn)確度要求12-13
• 1.3 海流計(jì)國(guó)內(nèi)外研究情況13-15
• 1.3.1 國(guó)外動(dòng)態(tài)13-14
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)動(dòng)態(tài)14-15
• 1.4 研究的目的及主要內(nèi)容15-17
• 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)17-24
• 2.1 水下探測(cè)器總體設(shè)計(jì)17-22
• 2.1.1 流速測(cè)量原理17-19
• 2.1.2 流向測(cè)量原理19-20
• 2.1.3 深度測(cè)量原理20-22
• 2.1.4 溫度測(cè)量原理22
• 2.2 水上數(shù)據(jù)采集器總體設(shè)計(jì)22-24
• 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)24-36
• 3.1 水下探測(cè)器硬件電路設(shè)計(jì)24-31
• 3.1.1 主控電路設(shè)計(jì)24-26
• 3.1.2 流速電路設(shè)計(jì)26
• 3.1.3 姿態(tài)測(cè)量電路設(shè)計(jì)26-27
• 3.1.4 深度和溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)27-28
• 3.1.5 電源電路設(shè)計(jì)28-30
• 3.1.6 無(wú)線傳輸電路30-31
• 3.1.7 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)31
• 3.2 水上數(shù)據(jù)采集器硬件電路設(shè)計(jì)31-36
• 3.2.1 數(shù)據(jù)采集器主控電路設(shè)計(jì)31-32
• 3.2.2 觸摸顯示電路32-33
• 3.2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路33-34
• 3.2.4 無(wú)線充電電路34-36
• 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)36-50
• 4.1 水下探測(cè)器軟件設(shè)計(jì)36-44
• 4.2 水上接收電路軟件設(shè)計(jì)44-50
• 第五章 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)及性能50-62
• 5.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)50-52
• 5.2 系統(tǒng)性能52-62
• 5.2.1 系統(tǒng)功耗性能52-55
• 5.2.2 流向角性能55-57
• 5.2.3 無(wú)線充電及無(wú)線傳輸性能57-59
• 5.2.4 流速性能59-62
• 第六章 總結(jié)及展望62-64
• 6.1 總結(jié)62-63
• 6.2 后續(xù)工作的展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 致謝67-68
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷68
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 魯成杰;徐曉飛;周揚(yáng);惠力;;機(jī)電一體化新型旋轉(zhuǎn)式測(cè)流裝置的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J];山東科學(xué);2012年03期

2 張修太;胡雪惠;翟亞芳;秦長(zhǎng)海;張繼軍;;基于PT100的高精度溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2010年06期

3 范曉婷;;我國(guó)海岸線現(xiàn)狀及其保護(hù)建議[J];地質(zhì)調(diào)查與研究;2008年01期

4 張正惕,楊世倫,谷國(guó)傳;我國(guó)海洋測(cè)流儀器的發(fā)展與現(xiàn)狀[J];海洋技術(shù);1999年02期

5 吳葆仁,吳辰;旋槳式海流計(jì)的水槽率定[J];海洋技術(shù);1997年01期

6 宋文洋,陳榮貴,赫崇本;水下拖曳體有關(guān)問(wèn)題的初步探討[J];海洋與湖沼;1982年02期

7 吳葆仁,宋文洋;輕便海流計(jì)[J];海洋與湖沼;1979年04期

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本文編號(hào)：856711