波浪浮标传感器综合测试系统

发布时间：2020-06-29 06:07

【摘要】：海洋科学是一门综合性很强的学科,对其不同对象的研究依赖于不同的观测技术。海浪是海洋科学研究的重要对象之一,利用波浪浮标对海浪进行表面测量是获取海浪数据的重要手段,波浪浮标是目前对海洋波浪进行长期、实时、定点观测的主要设备,浮标通过其中的传感器实现对各项波浪参数的测量,采集与初步处理。传感器系统的测试是浮标开发过程中的重要部分,传感器系统在制造、装配完成后必须进行一系列的测试实验,对其进行全面的检定以确定它的实际性能,同时经过一段时间储存或使用的传感器也需对其进行复测。测试方法也在随着仪器开发手段的进步而飞速发展,其作为一个完整而独立的系统在整个开发过程中发挥重要作用。本文依托课题：国家863计划海洋监测技术成果标准化工程项目-波浪方向浮标,对波浪浮标的传感器测试系统做了系统地介绍,从理论依据到具体实现,从经验总结到方法改进创新都作了完整的论述。传感器位于整个测量系统中非常重要的第一环节,用于从被测对象获取有用信息,并转换为测量系统能够接收和处理的信号,因此传感器在稳定性、精度等方面的表现关系到整个测量系统的性能。传感器测试方法的研究从传感器一般特性入手,基于波浪理论分析及测量技术标准要求,从系统集成的角度出发测试顺序从部分到整体,既要求各部分性能指标又注重整体的精度和稳定性等基本特性。在SZF波浪浮标中,利用波高倾斜一体化传感器、方位传感器测得波高的各种特征值和对应的波周期,以及浮标随波面纵倾、横倾和浮标方位的三组参数,通过计算处理,得到波浪的传播方向。方位传感器的测试基于对其结构及工作原理的分析,误差理论的研究,对原有的测试方法做了智能化改进。给出了测试系统设计电路,软件实现数据通信与数据处理,可将采集的数据实时显示在屏幕上还可以生成文档用于后续处理。倾斜传感器测试方法的研究基于对其独特的波高倾斜一体化结构设计,以海浪理论以基础,结合浮标行业标准要求,采用物理模型,对每一项参数进行严格反复的测试,给出了具体的操作步骤和注意事项。最后介绍了系统整体测试和精度分析,在深入分析研究准确度及仪器测量准确度的基础上进行了重复系统调试及性能测试。测试手段随着电子技术的发展不段得到改进,与传统的测试方法相比有了更多的智能化特点和功能。当全球海洋科学进入多学科立体化观测时代,智能化的测试技术为海洋观测提供了更好的保障。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P715.2
【图文】：

系统框图,波浪浮标,系统框图

图0一1波浪浮标系统框图2001年开始，我国沿海各海洋台站已开始陆续布放波浪浮标。随着波浪浮标代了我国己经使用了几十年的岸用光学测波浮标，结束了我国人工观测波决了夜间不能观测波浪的缺陷。F波浪浮标对波浪数据的处理浮标在每次测量结束后，对波高、倾斜角、方位角的采样数据进行处理，最大波高、平均波高、有效波高和十分之一大波波高(HMAx、、H。、、H，3、H，期值(T。:、ToN、Tl/3、Tl，10))和按16个方位角划分的波向出现率。在之对这些重要的测量参数的含义，采集，处理作详细的分析。感器在测量系统中的的作用

方位传感器,多功能测试

SZF型方位传感器主要由磁敏感元件、多路转换器、A口转换模块、单片机及数据处理器、通讯接口和垂摆结构等部分组成。图1一1为SZF型方位传感器和多功能方位测试台。磁敏感元件的选择及安装图1一1方位传感器和多功能测试台磁敏感元件是方位传感器中的核心器件，是Honey路封装Wen公司的HMC型磁阻微电路芯片。这里采用的它是两维磁阻微电路，(50工C)的双磁场传感器。两个传感器的敏感方向互相垂直。是封装在小型集成电传感器A感应与外封装长边方向平行的磁场，传感器B感应与外封装长边方向垂直且与表面平行的磁场。GNDI(A)1OUT+(A)2Q厂FSET一(A)3Vbr;dge(A)4OUT一了A}5GNDZ(A)6S/R一(B)7GNDI(B)8Out+(B)9OFFS盯一旧)10 {{{{{一一一j卜卜205/R一(A) 19NC1吕 GNDPLN 17OF厂S三T(十A)165/R一(A) 15OFFSET+旧)145/R一旧) 13GNDZ(日) 12OUT一(B) 11Vbradge(日)图1一2二十脚小型封装的二维磁阻传感器管脚示意图箭头所指方向为传感器产生正输出的磁场方向在外磁场的作用下，磁阻的变化引起输出电压(OUT+和OUT一)的变化，并直接表示磁场的强度。芯片内置有霍尼韦尔的电流带，不需要外部线圈。由于器件本身不需聚磁器，所以不会导致迟滞和非重复性。

【引证文献】