船舶吃水检测系统的研究

发布时间：2017-04-11 11:26

  本文关键词：船舶吃水检测系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：航运以其独特的优点长期以来为我国经济发展发挥着积极的推动作用。近年来航道中因船舶吃水超限引发的航运事故不断,给通航船舶和航道带来极大的安全隐患。目前国内外多种吃水检测方法均存在各自的弊端,无法满足航道安全检测的需求。为了克服现有吃水检测方法的缺点,本文设计了侧扫式船舶吃水检测系统。论文所进行的主要研究工作如下：基于水声学领域描述声波传播规律的射线声学理论,在简化声场分布的基础上,建立航道水域声场传播模型,分析研究了声波的多途传播效应产生的原因及对系统应用的影响,讨论了声呐技术的原理并类比说明了侧扫式船舶吃水检测系统所采用的声波探测技术。在侧扫式船舶吃水检测系统的结构设计中,对整个系统进行模块化设计,并对每个模块的结构组成与工作方法进行了详细的讨论。在系统方法设计中,信号发射端采用短时脉冲分时复用的方式调制,配合接收端对应的信号解调方式,消除了声波的多途传播效应对吃水测量的影响；在系统的处理过程中,为了消除水中浮游物、气泡等因素产生的随机噪声对有效信号的干扰,引入图像处理技术中的均值滤波法思想并加以改造,使之成为基于超声波传感器数据的均值滤波法；根据多路传感器接收信号之间的相互关系,采用多路标志化的方法综合处理,计算获得吃水测量值；针对船体底部在两个接收器之间不同位置的精确测量,在明确声波的衍射规律的基础上引入光电编码器中细分法,对输出的电信号进行幅值细分,有效的提高了系统的吃水测量精度。经过实验室和现场等不同实验环境的大量实验证明,该系统的技术途径可行,吃水测量精度满足预期要求,为后期系统进一步完善和提高打下坚实基础。
【关键词】：船舶吃水检测 多途效应 声波衍射
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U693.4;TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题概述10-12
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题研究背景与意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 船舶吃水测量方法研究现状12-15
• 1.2.2 超声波技术应用现状15-16
• 1.3 本文研究内容16-18
• 第2章 航道水域声波传播特性及系统原理18-27
• 2.1 航道水域声场传播模型18-20
• 2.2 声波多途传播效应20-22
• 2.3 水中声速特性22-23
• 2.4 声呐技术原理23-25
• 2.5 菲涅尔直边衍射25-27
• 第3章 侧扫式船舶吃水检测系统及硬件设计27-41
• 3.1 侧扫式船舶吃水检测系统27-31
• 3.1.1 系统综述27-29
• 3.1.2 系统工作流程29-31
• 3.2 系统需求分析31-32
• 3.2.1 系统功能分析31
• 3.2.2 系统性能要求31-32
• 3.3 系统硬件设计32-41
• 3.3.1 超声波发射器阵列模块33
• 3.3.2 超声波接收器阵列模块33-34
• 3.3.3 发射器信号调制模块34-37
• 3.3.4 信号采集模块37-38
• 3.3.5 水深测量模块38-39
• 3.3.6 声速测量模块39-40
• 3.3.7 数据融合处理模块40-41
• 第4章 系统数据处理方法及软件设计41-57
• 4.1 系统数据处理方法41-49
• 4.1.1 随机噪声的处理41-43
• 4.1.2 多路传感器数据的标志化处理43-45
• 4.1.3 吃水测量幅值细分45-49
• 4.2 基于Microsoft Visual C++的软件设计49
• 4.3 系统软件框架设计49-57
• 4.3.1 数据采集层设计50-52
• 4.3.2 数据处理层设计52-53
• 4.3.3 界面层设计53-57
• 第5章 系统测量结果与分析57-73
• 5.1 系统研发设备57-58
• 5.2 实验室环境测量结果与分析58-68
• 5.2.1 实验室测量环境58-59
• 5.2.2 系统设置59-62
• 5.2.3 实验数据及分析62-68
• 5.3 现场环境测量结果与分析68-73
• 5.3.1 现场测量环境68-69
• 5.3.2 现场系统设置69-70
• 5.3.3 实验数据及分析70-73
• 结论73-74
• 参考文献74-77
• 攻读学位期间公开发表论文和成果77-78
• 致谢78-79
• 作者简介79

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本文编号：299022