基于DSP的海洋流速测量技术研究

发布时间：2020-11-10 05:27

　　 海流是基础的海洋资料,海流计是海流测量的重要仪器,海洋流场的实时监测和测量是海洋科学考察的重要内容。声学海流流速测量技术在海洋研究、水文研究、防洪预报、水资源管理和国防等多个领域具有广阔的应用前景。 超声波流速计利用超声波在流动的液体中传播时,所载的流体流速的信息来测量流体的流速。论文首先分析了时差式超声波流速计测量系统的原理,包括时差法的理论公式推导、从理论上对超声波在流体中的传播特性进行了分析及时间差的测量和估算方法进行分析。根据系统的性能和要求设计了超声波海洋流速计的整体方案,全面论述了系统的设计思想,硬件结构,软件流程及关键技术的解决方案,并进行仿真。 系统以TI公司超低功耗单片机MSP430为主控芯片,以TMS320C6416芯片为数字信号处理芯片,以XILINX公司的SPART3系列FPGA XC3S500作为逻辑控制芯片,接收电路中ADC和AGC均采用AD公司的专用功能芯片,简化了电路设计。与传统模拟方式相比,此方案能够更为高效、精确的进行海洋流速的测量。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2008
【中图分类】：TH766
【部分图文】：

!!!司步电路 路 路 时差 差图2.3计数器法时间测量原理框图图2.3所示是一个典型的计数器方式时间测量的原理框图。为了提高测量精度和稳定性，设计时可采用大规模复杂可编程逻辑器件 (CPLD)来作为一L要器件，利用CPLD大规模复杂可编程特点，在逻辑电路中设计了发射波抑制电路、激励脉宽可调整电路和数字倍频计数器电路。发射波抑制电路有效地抑制了发射激励波的干扰;激励脉宽可调整电路能够方便地适配不1司特性探头对激励脉宽的要求;数字倍频计数器电路提高了计时精度。由于CPLD高速、高稳定性、高可靠性和现场可编程的特点，系统功能在一片CPLD土实现，可以大大提高系统的精度和可靠性。使用计数器方式的时差测量是常用的时间测量的手段。它的优势是硬件结构实现比较简单，同时能够达到比较高的精度。但也存在很多问题，如:1.计数脉冲的频率决定了计数器所能分辨的时间分辨率，频率越高越好，但是高频脉冲的产生和计数器需要考虑。2.发射脉冲经接收放大

图2.5用互相关函数测量延时互相关函数凡(:)的表达式如下:凡(公、)艺x(i△)只l’A一:，)，j一‘，2，3…N为积分区间的数据总数△为数据采集间隔，取值间隔等于△的间隔，j每变化一次凡(几、)的计算量是非常大的。测量延时的特点是抵御噪声的能力强，只要干测量结果就不受干扰噪声的影响，条件是计长。用当中，常用三点或者四点内插法来改善时延距声纳中常用的算法之一。要求功率谱随时间较高的时延估计精度和硬件要求较低的优点，的信号引起的时延估计误差大【5，‘’2〕。

哈尔滨工程大学硕十学位论文图2.6声波传播示意图图2.6为声波在声轴上的传播平面图，其中A和B是收发合置换能器，。是声速，v是流速，d是换能器距离。两换能器同时发射声波，则声波在声轴」二传播时间为:顺流时间:I一d/(c+v)+:;逆流时间:12=d/(c一v)+:;其中T为电路延迟和声波在树脂保护层的传播时间，则顺逆流的时问差为:△I=tZ一t:=d/(c一v)一d/(c+v)=Zdy/(c，一v
【引证文献】

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1 鲁成杰;机电一体化新型旋转式海流计设计与开发[D];青岛理工大学;2011年

本文编号：2877535