高精度双通道海水声速测量系统研究

发布时间：2017-08-28 22:10

  本文关键词：高精度双通道海水声速测量系统研究

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【摘要】：随着对海洋资源的深入开发,海洋监测成为迫切需求。而海水声速是海洋监测过程中的重要参数之一。海水声速测量被广泛的应用于单波束测深仪、多波束测深仪、侧扫声呐等水声设备的误差测量中。论文研究目的是建立一套基于渡越时间法的高精度双通道海水声速测量系统,该系统可以对不同海洋环境下海水声速值进行精确测量。论文开展主要工作包括以下几个方面:(1)研究了通过三大经验公式测量声速的原理及特点,利用各种直接测量法测量的原理和特点。分析比对各种方法进行声速测量的优缺点后,提出本文的渡越时间法进行海水声速测量。(2)根据本研究中搭建的声速测量系统的特点,建立了声速测量系统的数学模型,并利用该模型对基于渡越时间法的声速测量方法进行了仿真分析。(3)对双通道海水声速测量系统设计做了较为详细的介绍,包括硬件以及软件两个部分。其中硬件部分主要给出了控制模块、时间测量模块、电源模块、通信模块等的设计方法及功能描述。在软件部分则主要给出主程序流程图、时间测量流程图等核心模块流程图。为了提高系统的鲁棒性,研究中通过软件编程的方法进行抗干扰。通过对硬件系统与软件系统的设计,实现了对海水声速的高精度测量。(4)搭建声速测量的实验平台,通过设计的声速测量实验采用双通道测量的结果进行分析,最后分析了距离测量精度、反射回波、声音衰减、电路延时等因素对声速测量结果的影响。验证了设计的海水声速测量系统的可靠性和稳定性。
【关键词】：高精度 双通道 声速测量 渡越时间法
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB566;TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题的研究目的和意义9-10
• 1.2 国内外海水声速测量研究现状10-12
• 1.2.1 海水声速的分布与影响因子10-11
• 1.2.2 海水声速测量国内外发展现状11-12
• 1.3 论文的研究内容12-13
• 第二章 高精度海水声速测量方法研究13-21
• 2.1 海水声速的间接测量法介绍13-14
• 2.1.1 Del Grosso声速算法13
• 2.1.2 Wilson声速算法13-14
• 2.1.3 Chen-Millero-Li声速算法14
• 2.2 海水声速的直接测量法介绍14-17
• 2.2.1 时差法及特点14-15
• 2.2.2 驻波干涉法及特点15-16
• 2.2.3 共振声谱法及特点16
• 2.2.4 相位比较法及特点16-17
• 2.3 海水声速测量方法的适用性分析17-20
• 2.3.1 测量系统设计指标18
• 2.3.2 测量系统误差分配18-19
• 2.3.3 测量方法对比分析19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 声速测量系统建模及分析21-26
• 3.1 超声信号传输模型的建立21-24
• 3.1.1 超声波换能器模型21-23
• 3.1.2 水声信道模型23
• 3.1.3 信号传输模型23-24
• 3.2 基于渡越时间法的声速测量仿真分析24-25
• 3.3 本章小结25-26
• 第四章 双通道海水声速测量系统设计26-37
• 4.1 系统总体方案26
• 4.2 硬件系统设计26-31
• 4.2.1 系统控制模块26-27
• 4.2.2 时间测量模块27-29
• 4.2.3 电源模块29-30
• 4.2.4 通信模块30
• 4.2.5 其他外围模块30-31
• 4.3 软件系统设计31-36
• 4.3.1 软件主程序设计32
• 4.3.2 时间测量程序设计32-36
• 4.3.3 系统软件抗干扰设计36
• 4.5 本章小结36-37
• 第五章 实验结果及误差分析37-45
• 5.1 系统实验装置介绍37-38
• 5.2 系统实验38-42
• 5.2.1 系统调试及分析38-39
• 5.2.2 纯水实验测试39-42
• 5.3 系统测量影响因素分析42-44
• 5.3.1 距离测量对测量精度的影响42-43
• 5.3.2 反射回波对测量精度的影响43-44
• 5.3.3 声波衰减对测量精度的影响44
• 5.3.4 电路延时对测量精度的影响44
• 5.4 本章小结44-45
• 第六章 总结与展望45-46
• 6.1 全文总结45
• 6.2 展望45-46
• 参考文献46-49
• 发表论文和科研情况说明49-50
• 致谢50-51

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

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2 刘贞文;杨燕明;许德伟;陈本清;;海水声速直接测量和间接测量结果分析[J];海洋技术;2007年04期

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中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 陈健;基于信号相位差的海水声速测量方法研究[D];国防科学技术大学;2011年

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本文编号：749741