剖面漂流浮标控制技术研究

发布时间：2020-04-07 13:18

【摘要】： 自沉浮式剖面探测浮标在国际上统称Argo浮标,简称剖面漂流浮标。该种浮标在自身重量不变的条件下,通过改变自身体积,实现下潜和上浮。 浮标布放后,在海表面自由漂移,完成浮标初始信息发射和浮标定位后,启动液压系统,将皮囊内的油抽回到浮标内部,浮标体积缩小,当重力大于浮力时,浮标开始下潜。到达预定深度时,重力和浮力相等,浮标在该深度实现中性漂移。浮标完成预定的水下漂移时间后,液压系统工作,将油注入皮囊,浮标体积增大,当浮力大于重力时,浮标开始上浮,并在上浮过程中进行剖面测量和测量数据的存贮。当浮标接近海表面时,气泵工作,张大气囊,进一步增加浮标体积,抬高浮标天线,保证浮标可靠通信。浮标将本次剖面测量数据发送给卫星后,再次启动液压系统,浮标下潜,进入下一个循环。浮标按此方式循环工作,直到电池耗尽。 为实现浮标的以上功能,需设计其工作控制流程,并进行控制电路软硬件设计。同时为确保浮标工作寿命,一方面需进行控制电路的低功耗设计和有效的电源管理,另一方面需精确测量和计算浮标体积,并根据浮标预定布放海区的温盐密历史数据精确调整浮标重量,使浮标能够在预定深度呈现中性浮力,以减少浮标体积调整所需的电源消耗。 论文简述了剖面漂流浮标的原理和系统整体结构,结合浮标的研制实践,着重论述了作者负责的控制系统设计,主要包括低功耗数据采集控制电路及深度控制等。通过浮标海上布放实验,证实浮标已经实现各项功能,最后对该种浮标的发展方向提出一些展望。
【图文】：

第一章 绪论自沉浮式剖面探测浮标它创始于美国斯普瑞克海洋研究所研制的 SOLO 浮标，后经美国的 Webb 公司将研究成果产业化制造 APEX 型浮标，法国 Ifremer 研究所于 1990 年研制 Marvor 型剖面漂流浮标，后与加拿大 Metocean 公司合作开发 PROVOR 剖面漂流浮标，这两种浮标现均已被世界各国海洋学家接受。日本也于数年前开始使用自己研制的剖面漂流浮标进行海上实验。从现已掌握的资料分析，国外剖面漂流浮标具有的共同特点是：相同的圆柱体外形，通过改变浮标自身体积在大海沉浮，将专用 CTD 传感器装在浮标顶部进行剖面测量，用卫星系统定位和传输数据。剖面漂流浮标工作过程如图 1.1 所示。

后发送给浮标投放者。浮标在海面的停留时间约需 6-12 小时，当全部测量数据传输完毕后，会再次自动下沉到预定深度，重新开始下一个循环过程。我国剖面漂流浮标的研究工作始于“九五”末期，在此期间成功解决了浮标原理及数项关键技术。“十五”863 立项研制剖面漂流浮标，2002 年 10 月科研样机，参加了第五届国际 Argo 科学组会议，经有关专家商讨将其命名为 COPEX——中国海洋剖面探测浮标。通过大量的理论计算和不断的设计改进、试验，目前已经解决浮标壳体耐压密封技术、负压密封和现场可拆卸式结构设计技术、Argos 卫星数据传输技术、低功耗控制电路软硬件设计技术、高压柱塞泵设计和双腔可变体积皮囊结构设计、浮标重量精确调整方法及其计算软件等。研制的多台样机进行了海上布放试验，取得了大量试验数据，验证了浮标的各项功能。图 1.1 为我国研制的装有温深传感器和装有海鸟、FSI CTD 的剖面漂流浮标样机照片。图 1.2 为参加国际第五届国际 Argo 科学组会议的 COPEX 照片。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P715.2

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 孙朝辉,童明荣,刘增宏;PROVOR型剖面浮标检测及布放[J];海洋技术;2003年03期

2 童明荣,许建平,马继瑞,刘增宏,孙朝辉;ARGO剖面浮标电导率传感器漂移问题探讨[J];海洋技术;2004年03期

3 刘增宏,朱伯康,郭明,许建平;Argo剖面浮标的检测及其施放探讨[J];海洋技术;2002年03期

4 滕召胜;便携式智能仪器通用低功耗单片机系统设计[J];计算机工程与应用;2000年04期

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本文编号：2617959