本文關(guān)鍵詞：低功耗自容式機械海流計的研制

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【摘要】：我國海洋資源豐富,其有力的保障了我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,為了使海洋資源更好的為我國經(jīng)濟建設(shè)服務(wù),同時避免海洋環(huán)境遭受污染,我們必須對海洋進行監(jiān)測、調(diào)查和研究,獲取海洋資料的各項參數(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、調(diào)查和研究中不可或缺的重要參數(shù),海洋測量考察的重要內(nèi)容是海洋流場的實時監(jiān)控和測量,海流測量中最經(jīng)常使用的儀器裝置是海流計。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)時差法原理制成的海流計相繼出現(xiàn),但機械轉(zhuǎn)子式海流計仍因其價格低廉被廣泛的應(yīng)用,如RCM-4S. SLC9-2直讀型海流計。本文研究了目前業(yè)界普遍使用的SLC9-2型直讀式海流計,針對其功耗大,連續(xù)工作時間較短的問題,本設(shè)計水下探測器分別從芯片選型、器件工作模式和軟件優(yōu)化三個方面降低功耗,如本設(shè)計選擇低功耗的STM32F103VE芯片為CPU；在非數(shù)據(jù)采集時間段內(nèi),CPU關(guān)閉各數(shù)據(jù)采集模塊,同時CPU被設(shè)置為低功耗模式；軟件優(yōu)化流速、流向測量,深度、溫度測量和數(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,以提高海流計工作時間,同時減小本設(shè)備的體積。針對因電纜長度造成的成本較高、工作深度較淺的問題,本設(shè)計運用現(xiàn)代無線傳輸技術(shù)、無線充電技術(shù)、大容量存儲技術(shù),實現(xiàn)探測器的自容式數(shù)據(jù)存儲,同時降低了該設(shè)備的維護難度。針對流向測量精度較低的問題,本設(shè)計采用高精度姿態(tài)測量方案,CPU采集3維加速度計數(shù)據(jù)A、3維陀螺儀數(shù)據(jù)W和3維磁強計數(shù)據(jù)H,通過四元數(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合算法求得探測器的姿態(tài)角,從而得到流向角,增加了流向測量精度。同時本設(shè)計體積較小、維護簡單、可在水下長時間穩(wěn)定工作,完全滿足各種海洋作業(yè)中海流測量需求,尤其適合對功耗和成本要求較高的場合,如浮標(biāo)上測流裝置。為更好的回收海流計水下探測器的數(shù)據(jù),本設(shè)計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,通過無線傳輸模塊、無線充電模塊、外置大容量Flsah、4.3寸電容觸摸顯示屏等外圍器件實現(xiàn)良好的圖形用戶界面,直觀方便的實現(xiàn)對水下探測器復(fù)位、設(shè)置采樣間隔和采集探測器SD卡中數(shù)據(jù)等功能,并能通過液晶顯示屏直觀的查看數(shù)據(jù)傳輸進度、電池電量等信息。
【關(guān)鍵詞】：海流計 姿態(tài)角 機械式 自容式 低功耗
【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】：P716.21
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景11
• 1.2 海流觀測方法及連續(xù)觀測準(zhǔn)確度要求11-13
• 1.2.1 海流的觀測方法12
• 1.2.2 海流連續(xù)觀測準(zhǔn)確度要求12-13
• 1.3 海流計國內(nèi)外研究情況13-15
• 1.3.1 國外動態(tài)13-14
• 1.3.2 國內(nèi)動態(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17-24
• 2.1 水下探測器總體設(shè)計17-22
• 2.1.1 流速測量原理17-19
• 2.1.2 流向測量原理19-20
• 2.1.3 深度測量原理20-22
• 2.1.4 溫度測量原理22
• 2.2 水上數(shù)據(jù)采集器總體設(shè)計22-24
• 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計24-36
• 3.1 水下探測器硬件電路設(shè)計24-31
• 3.1.1 主控電路設(shè)計24-26
• 3.1.2 流速電路設(shè)計26
• 3.1.3 姿態(tài)測量電路設(shè)計26-27
• 3.1.4 深度和溫度測量電路設(shè)計27-28
• 3.1.5 電源電路設(shè)計28-30
• 3.1.6 無線傳輸電路30-31
• 3.1.7 數(shù)據(jù)存儲電路設(shè)計31
• 3.2 水上數(shù)據(jù)采集器硬件電路設(shè)計31-36
• 3.2.1 數(shù)據(jù)采集器主控電路設(shè)計31-32
• 3.2.2 觸摸顯示電路32-33
• 3.2.3 數(shù)據(jù)存儲電路33-34
• 3.2.4 無線充電電路34-36
• 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計36-50
• 4.1 水下探測器軟件設(shè)計36-44
• 4.2 水上接收電路軟件設(shè)計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 無線充電及無線傳輸性能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64-67
• 致謝67-68
• 個人簡歷68
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 魯成杰;徐曉飛;周揚;惠力;;機電一體化新型旋轉(zhuǎn)式測流裝置的設(shè)計與開發(fā)[J];山東科學(xué);2012年03期

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本文編號：856711