基于并联六维加速度传感器的海洋波浪浮标系统研究
发布时间：2021-02-21 06:54
基于加速度传感器的测波技术中,针对加速度-位移的硬件积分器对随机性较强的波浪信号积分误差很大,嵌入式-PC机双平台体系的波浪数据时频域分析软件测量不准确以及海洋观测设备国产化水平不高、多依赖于进口等问题,本文采用“并联六维加速度传感器数值积分策略及机载数据处理系统”的研究方案,研制基于并联六维加速度传感器的海洋波浪浮标,提高波浪观测精度,为国内加速度波浪观测仪器研究提供一定理论基础和技术支持。本文从浮标体机械结构设计、波浪浮标硬件、波浪浮标软件以及客户端系统四个方面展开研究。首先,综合考虑工作环境和外围器件的搭建,设计了飞碟式浮标结构,保证系统的安全性和可靠性。其次,采用并联六维加速度传感器作为系统采集单元,运用Altium Designer软件设计信号处理模块,用于处理采集单元信号的电荷量,由机载FPGA处理器进行外围器件驱动、加速度解耦、加速度-位移时域积分以及波浪特征时域统计,实现海洋波浪浮标本体设计。最后,客户端系统采用LabVIEW软件编写实现,其主要具有读取数据、显示数据、存储数据以及查询数据四个功能。系统测试与实验验证,通过系统测试分别证明了并联六维加速度传感器、信号处理...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统组织结构图
第三章 海洋波浪浮标本体设计第三章 海洋波浪浮标本体设计在基于加速度传感器的测波技术中，针对硬件积分器对随机性较强的波浪信号积差大以及嵌入式-PC 机分散化双平台体系的测量不准确等问题，本章设计基于并联加速度传感器、加速度-位移时域数值积分以及机载数据处理系统的海洋波浪浮标从浮标体机械结构设计、波浪浮标硬件设计以及波浪浮标软件设计3个方面展开研.1 浮标体机械结构设计浮标体是海洋波浪浮标本体的载体，综合考虑到其空间结构、可靠性以及实用性面，设计了如图 3-1 所示的飞碟式浮标机械结构，保证了浮标的安全性和可靠性。
图 3-2 浮标体剖面图 图 3-3 浮标固定结构浮标体控制舱顶部的 3 个不锈钢把手用于固定浮标本体，其结构方便工作人收浮标本体；固定舱底部的 3 个不锈钢把手主要用于连接锚链固定浮标本体结构如图 3-3 所示。其中，充分考虑到浮标体排水量和浮力的问题，设计时浮标体配重，提高了海洋波浪浮标的稳定性和可靠性。波浪浮标硬件设计波浪浮标硬件部分是本系统的核心单元，主要包括并联六维加速度传感器设理模块设计和系统控制模块设计三部分。 并联六维加速度传感器设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于微弱信号检测的低噪声仪表放大器[J]. 李捷菲,尼启良,王富昕. 吉林大学学报(信息科学版). 2019(03)
[2]基于FPGA的水质监测平台通信协议设计[J]. 徐华龙,衷卫声. 传感器与微系统. 2019(05)
[3]工程测量GPS动态监测应用与数据处理分析[J]. 田倩. 山东工业技术. 2019(12)
[4]基于GPRS的雨水泵站远程监控[J]. 刘慧. 山东工业技术. 2019(09)
[5]集成运算放大电路中的“虚短”和“虚断”[J]. 高翔. 甘肃科技. 2019(05)
[6]基于FPGA的FIR低通滤波器的设计与仿真实验[J]. 黄胜券. 中国水运(下半月). 2019(03)
[7]基于加速度计和陀螺仪的波浪测量方法[J]. 王晨阳,王收军,陈松贵,陈汉宝. 科学技术与工程. 2019(06)
[8]高精度积分型电荷平衡式模数转换器[J]. 刘恋,魏榕山. 电子科技. 2019(02)
[9]并联式六维加速度传感器的解耦参数辨识及其扰动分析[J]. 尤晶晶,符周舟,李成刚,吴洪涛,王进. 振动与冲击. 2019(01)
[10]一种高增益三级运算放大器[J]. 王鹏,汪涛,丁坤,易茂祥. 微电子学. 2018(05)
博士论文
[1]基于冗余并联机构的压电式六维加速度传感器研究[D]. 尤晶晶.南京航空航天大学 2013
硕士论文
[1]基于频域模型和时域模型的波浪能评估计算[D]. 魏茂兴.天津大学 2012
[2]波高采集及数据处理分析系统[D]. 刘楠.天津理工大学 2012
[3]波浪浮标数据处理方法研究[D]. 刘国栋.天津大学 2012
[4]基于并联机构的压电式六维加速度传感器测量系统研究[D]. 张军.南京航空航天大学 2012
[5]波浪传感器数据采集及检测系统[D]. 屠长涛.中国海洋大学 2011
[6]基于ARM的浮标通信控制平台的设计与实现[D]. 裘寒青.哈尔滨工程大学 2011
[7]波浪浮标传感器综合测试系统[D]. 王娟.中国海洋大学 2010
[8]SZF型波浪浮标数据采集系统及数据处理软件设计[D]. 王金平.中国海洋大学 2008
[9]SZF波浪方向浮标数据接收和处理系统[D]. 赵曙东.中国海洋大学 2007
[10]海浪谱估计方法研究及SZF型波浪浮标数据分析软件设计[D]. 贺成柱.中国海洋大学 2007
本文编号：3044001
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
系统组织结构图
第三章 海洋波浪浮标本体设计第三章 海洋波浪浮标本体设计在基于加速度传感器的测波技术中，针对硬件积分器对随机性较强的波浪信号积差大以及嵌入式-PC 机分散化双平台体系的测量不准确等问题，本章设计基于并联加速度传感器、加速度-位移时域数值积分以及机载数据处理系统的海洋波浪浮标从浮标体机械结构设计、波浪浮标硬件设计以及波浪浮标软件设计3个方面展开研.1 浮标体机械结构设计浮标体是海洋波浪浮标本体的载体，综合考虑到其空间结构、可靠性以及实用性面，设计了如图 3-1 所示的飞碟式浮标机械结构，保证了浮标的安全性和可靠性。
图 3-2 浮标体剖面图 图 3-3 浮标固定结构浮标体控制舱顶部的 3 个不锈钢把手用于固定浮标本体，其结构方便工作人收浮标本体；固定舱底部的 3 个不锈钢把手主要用于连接锚链固定浮标本体结构如图 3-3 所示。其中，充分考虑到浮标体排水量和浮力的问题，设计时浮标体配重，提高了海洋波浪浮标的稳定性和可靠性。波浪浮标硬件设计波浪浮标硬件部分是本系统的核心单元，主要包括并联六维加速度传感器设理模块设计和系统控制模块设计三部分。 并联六维加速度传感器设计
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于微弱信号检测的低噪声仪表放大器[J]. 李捷菲,尼启良,王富昕. 吉林大学学报(信息科学版). 2019(03)
[2]基于FPGA的水质监测平台通信协议设计[J]. 徐华龙,衷卫声. 传感器与微系统. 2019(05)
[3]工程测量GPS动态监测应用与数据处理分析[J]. 田倩. 山东工业技术. 2019(12)
[4]基于GPRS的雨水泵站远程监控[J]. 刘慧. 山东工业技术. 2019(09)
[5]集成运算放大电路中的“虚短”和“虚断”[J]. 高翔. 甘肃科技. 2019(05)
[6]基于FPGA的FIR低通滤波器的设计与仿真实验[J]. 黄胜券. 中国水运(下半月). 2019(03)
[7]基于加速度计和陀螺仪的波浪测量方法[J]. 王晨阳,王收军,陈松贵,陈汉宝. 科学技术与工程. 2019(06)
[8]高精度积分型电荷平衡式模数转换器[J]. 刘恋,魏榕山. 电子科技. 2019(02)
[9]并联式六维加速度传感器的解耦参数辨识及其扰动分析[J]. 尤晶晶,符周舟,李成刚,吴洪涛,王进. 振动与冲击. 2019(01)
[10]一种高增益三级运算放大器[J]. 王鹏,汪涛,丁坤,易茂祥. 微电子学. 2018(05)
博士论文
[1]基于冗余并联机构的压电式六维加速度传感器研究[D]. 尤晶晶.南京航空航天大学 2013
硕士论文
[1]基于频域模型和时域模型的波浪能评估计算[D]. 魏茂兴.天津大学 2012
[2]波高采集及数据处理分析系统[D]. 刘楠.天津理工大学 2012
[3]波浪浮标数据处理方法研究[D]. 刘国栋.天津大学 2012
[4]基于并联机构的压电式六维加速度传感器测量系统研究[D]. 张军.南京航空航天大学 2012
[5]波浪传感器数据采集及检测系统[D]. 屠长涛.中国海洋大学 2011
[6]基于ARM的浮标通信控制平台的设计与实现[D]. 裘寒青.哈尔滨工程大学 2011
[7]波浪浮标传感器综合测试系统[D]. 王娟.中国海洋大学 2010
[8]SZF型波浪浮标数据采集系统及数据处理软件设计[D]. 王金平.中国海洋大学 2008
[9]SZF波浪方向浮标数据接收和处理系统[D]. 赵曙东.中国海洋大学 2007
[10]海浪谱估计方法研究及SZF型波浪浮标数据分析软件设计[D]. 贺成柱.中国海洋大学 2007
本文编号：3044001
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