可测上升流的三维海流传感器信号采集系统的研究

发布时间：2019-10-08 03:19

【摘要】：海洋观测技术作为海洋开发等海洋活动的基础,是各海洋强国竞争最激烈的领域之一,而高性能的传感器是实现海洋要素精确测量的前提。截止目前,国内外均缺乏测量上升流的高性能传感器,上升流的流速只有水平流流速的千分之一到百分之一,据此特点,课题组设计了一种可测上升流的三维海流传感器。本文设计的信号采集系统是该海流传感器的重要组成部分。 本文首先分析了信号采集系统输入信号的来源,确定十字弹性梁和微力放大装置末端的应变为输入信号,并提出了分辨率不低于0.507uε的设计要求。因应变无法直接测量,采用惠斯通全桥电路将应变测量转换为电压测量。由于输出的电压信号十分微弱,易被噪声“淹没”,通过分析信号采集系统的噪声来源,提出了减少模数转换前置电路、采用高集成度的模数转换芯片的设计思路。基于∑-△调制型模数转换器抑制噪声的优异特性,选用AD7195作为系统的模数转换器。 在分析海洋观测平台技术后,采用潜标系统作为海流传感器的观测平台,提出自容式和低功耗的设计要求。为减小传感器密封腔的体积,采用标称电压为3.7V的聚合物锂电池,并设计了电压变换电路；为提高模数转换的精度,采用高精度的参考电压、比率测量技术和交流激励技术,设计了模数转换电路并编写了相关程序；为满足自容式传感器数据存储的要求,设计了存储电路；为满足数据处理和测量人员根据不同海域海流特点设置模数转换器的需要,设计了Labview上位机程序；通过分析噪声在系统中的耦合途径,采用地线屏蔽和单点并联接地等措施,提高了信号采集系统的抗干扰能力。 最后,通过实验测试了信号采集系统的通信功能,并得到信号采集系统的误差为±0.11uε。实验结果表明,本文设计的信号采集系统能够满足可测上升流的三维海流传感器的设计要求。
【图文】：

克服上述缺点，经过反复探索，课题组设计了一种基于测量应变的新式海流传感器，其三维模型如图2.1所示，信号采集系统安装在密封腔内。I 水乎方向，

本文编号：2546064