【摘要】： 自沉浮式剖面探測(cè)浮標(biāo)在國(guó)際上統(tǒng)稱(chēng)Argo浮標(biāo),簡(jiǎn)稱(chēng)剖面漂流浮標(biāo)。該種浮標(biāo)在自身重量不變的條件下,通過(guò)改變自身體積,實(shí)現(xiàn)下潛和上浮。 浮標(biāo)布放后,在海表面自由漂移,完成浮標(biāo)初始信息發(fā)射和浮標(biāo)定位后,啟動(dòng)液壓系統(tǒng),將皮囊內(nèi)的油抽回到浮標(biāo)內(nèi)部,浮標(biāo)體積縮小,當(dāng)重力大于浮力時(shí),浮標(biāo)開(kāi)始下潛。到達(dá)預(yù)定深度時(shí),重力和浮力相等,浮標(biāo)在該深度實(shí)現(xiàn)中性漂移。浮標(biāo)完成預(yù)定的水下漂移時(shí)間后,液壓系統(tǒng)工作,將油注入皮囊,浮標(biāo)體積增大,當(dāng)浮力大于重力時(shí),浮標(biāo)開(kāi)始上浮,并在上浮過(guò)程中進(jìn)行剖面測(cè)量和測(cè)量數(shù)據(jù)的存貯。當(dāng)浮標(biāo)接近海表面時(shí),氣泵工作,張大氣囊,進(jìn)一步增加浮標(biāo)體積,抬高浮標(biāo)天線(xiàn),保證浮標(biāo)可靠通信。浮標(biāo)將本次剖面測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送給衛(wèi)星后,再次啟動(dòng)液壓系統(tǒng),浮標(biāo)下潛,進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。浮標(biāo)按此方式循環(huán)工作,直到電池耗盡。 為實(shí)現(xiàn)浮標(biāo)的以上功能,需設(shè)計(jì)其工作控制流程,并進(jìn)行控制電路軟硬件設(shè)計(jì)。同時(shí)為確保浮標(biāo)工作壽命,一方面需進(jìn)行控制電路的低功耗設(shè)計(jì)和有效的電源管理,另一方面需精確測(cè)量和計(jì)算浮標(biāo)體積,并根據(jù)浮標(biāo)預(yù)定布放海區(qū)的溫鹽密歷史數(shù)據(jù)精確調(diào)整浮標(biāo)重量,使浮標(biāo)能夠在預(yù)定深度呈現(xiàn)中性浮力,以減少浮標(biāo)體積調(diào)整所需的電源消耗。 論文簡(jiǎn)述了剖面漂流浮標(biāo)的原理和系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu),結(jié)合浮標(biāo)的研制實(shí)踐,著重論述了作者負(fù)責(zé)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),主要包括低功耗數(shù)據(jù)采集控制電路及深度控制等。通過(guò)浮標(biāo)海上布放實(shí)驗(yàn),證實(shí)浮標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能,最后對(duì)該種浮標(biāo)的發(fā)展方向提出一些展望。
【圖文】：

第一章 緒論自沉浮式剖面探測(cè)浮標(biāo)它創(chuàng)始于美國(guó)斯普瑞克海洋研究所研制的 SOLO 浮標(biāo)，后經(jīng)美國(guó)的 Webb 公司將研究成果產(chǎn)業(yè)化制造 APEX 型浮標(biāo)，法國(guó) Ifremer 研究所于 1990 年研制 Marvor 型剖面漂流浮標(biāo)，后與加拿大 Metocean 公司合作開(kāi)發(fā) PROVOR 剖面漂流浮標(biāo)，這兩種浮標(biāo)現(xiàn)均已被世界各國(guó)海洋學(xué)家接受。日本也于數(shù)年前開(kāi)始使用自己研制的剖面漂流浮標(biāo)進(jìn)行海上實(shí)驗(yàn)。從現(xiàn)已掌握的資料分析，國(guó)外剖面漂流浮標(biāo)具有的共同特點(diǎn)是：相同的圓柱體外形，通過(guò)改變浮標(biāo)自身體積在大海沉浮，將專(zhuān)用 CTD 傳感器裝在浮標(biāo)頂部進(jìn)行剖面測(cè)量，用衛(wèi)星系統(tǒng)定位和傳輸數(shù)據(jù)。剖面漂流浮標(biāo)工作過(guò)程如圖 1.1 所示。

后發(fā)送給浮標(biāo)投放者。浮標(biāo)在海面的停留時(shí)間約需 6-12 小時(shí)，當(dāng)全部測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸完畢后，會(huì)再次自動(dòng)下沉到預(yù)定深度，重新開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)過(guò)程。我國(guó)剖面漂流浮標(biāo)的研究工作始于“九五”末期，在此期間成功解決了浮標(biāo)原理及數(shù)項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)�！笆濉�863 立項(xiàng)研制剖面漂流浮標(biāo)，2002 年 10 月科研樣機(jī)，參加了第五屆國(guó)際 Argo 科學(xué)組會(huì)議，經(jīng)有關(guān)專(zhuān)家商討將其命名為 COPEX——中國(guó)海洋剖面探測(cè)浮標(biāo)。通過(guò)大量的理論計(jì)算和不斷的設(shè)計(jì)改進(jìn)、試驗(yàn)，目前已經(jīng)解決浮標(biāo)殼體耐壓密封技術(shù)、負(fù)壓密封和現(xiàn)場(chǎng)可拆卸式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、Argos 衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、低功耗控制電路軟硬件設(shè)計(jì)技術(shù)、高壓柱塞泵設(shè)計(jì)和雙腔可變體積皮囊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、浮標(biāo)重量精確調(diào)整方法及其計(jì)算軟件等。研制的多臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行了海上布放試驗(yàn)，取得了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了浮標(biāo)的各項(xiàng)功能。圖 1.1 為我國(guó)研制的裝有溫深傳感器和裝有海鳥(niǎo)、FSI CTD 的剖面漂流浮標(biāo)樣機(jī)照片。圖 1.2 為參加國(guó)際第五屆國(guó)際 Argo 科學(xué)組會(huì)議的 COPEX 照片。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類(lèi)號(hào)】：P715.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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2 童明榮,許建平,馬繼瑞,劉增宏,孫朝輝;ARGO剖面浮標(biāo)電導(dǎo)率傳感器漂移問(wèn)題探討[J];海洋技術(shù);2004年03期

3 劉增宏,朱伯康,郭明,許建平;Argo剖面浮標(biāo)的檢測(cè)及其施放探討[J];海洋技術(shù);2002年03期

4 滕召勝;便攜式智能儀器通用低功耗單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2000年04期

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本文編號(hào)：2617959