多模式深海沉积物声学原位测控系统的研制

发布时间：2019-09-19 00:46

【摘要】：随着我国海洋开发力度的不断增大,以及海军由近海转向远海的战略目标,对于目标海域沉积物的声学特性认知需求也必将不断扩大,因此对声学原位测量系统的稳定性、精确度必将提出更高的要求。从海洋技术装备国产化的角度考虑,实现声学原位测量系统的自主开发以及测量技术的进步很有必要。本论文针对海底沉积物中的声学特性在海底资源勘探、潜艇坐底位置选择等相关应用的重要性,研究分析了国内外现有声学沉积物原位探测系统的不足,设计并实现了提供实时监控模式、自容工作模式并同时兼容2套机械设备的深海沉积物声学原位测控系统。本论文的主要工作有:水下部分的软硬件设计和甲板部分的人机交互界面软件设计。水下测控系统主要包括主控系统和数据采集储存系统。系统以STM32F103VCT6和STM32F407VET6微处理器为核心,实现了电机控制,传感器数据采集,水下视频监控,工作日志存储等功能。人机交互界面软件设计又包含系统运行上位机软件、自容模式数据回传上位机软件以及数据后处理软件。后续本文详细介绍了本系统的硬件设计内容,包括电源管理电路、微处理核心电路、网络数据接口电路、系统姿态采集电路、串口通信及隔离电路、模拟量采集电路、数字量采集电路、继电器控制电路、SD卡存储电路等。并详细描述了相关部分嵌入式软件的设计思路,以及PC端上位机软件的设计方案,并对实现的功能进行了简要的概述。最后,本论文设计并实现的系统通过实验室车间调试及黄海海试,验证了整个系统能正常稳定的完成测量任务,满足设计需求。
【图文】：

的国内外发展现状的起步较早，领域中较为成熟的设备分由美国海军资助）、美国海军实验室研ent System 原位沉积物声学测量ical Properties Apparatus 沉积物声学和矛）测量系统可以对海底沉积物进行单要包括机械结构和测量控制仓，机械测量控制仓包括水声收发电路和供电重力取样管上按照顺序排列着 10 个接通过对频率为 5-20kHz 的返回声波的采依靠设备自重并利用下落过程中自由速贯入沉积物中实现数据的测量，但测量的误差。并且应用于底质较硬的失败。因此该系统只能运用于深浅海

贯入沉积物中，从而造成测量失败。因此该系统只能运用于深浅海的砂质沉积物中。图 1.1 夏威夷大学研制的 Acoustic Lance 测量系统美国海军研制的 ISSAMS（原位沉积物声学测量系统）如图 1.2 所示，该测量装置可贯入海底 30cm 深的沉积物中，实现对纵波、横波声速的测量。该测量设备拥有 4 个接收阵单元。纵波水听器的接收频率范围为：5kHz~150kHz；横波的接收水听器的频率范围为：70Hz~100Hz[4]。ISSAMS 测量系统与之前所描述的系统的区别在于采用了液压驱动探杆贯入的方式将收发换能器测量装置插入到沉积物中。但测量深度只有 30cm，只能进行浅表层的测量。而且，，该系统工作方式单一需接通信电缆完成实时测量控制。对于一些测量考察船不具备通信电缆
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP273;P733.2;TP274

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 侯正瑜;郭常升;王景强;付永涛;李铁刚;;一种新型海底沉积物声学原位测量系统的研制及应用[J];地球物理学报;2015年06期

2 朱伟亚;万步炎;黄筱军;邓代强;;光电复合缆供电的深海2米岩芯钻机的研制[J];有色金属(矿山部分);2014年06期

3 阚光明;邹大鹏;孙蕾;孟祥梅;李官保;;浅海沉积声学原位探测系统研制及深海功能拓展[J];海洋测绘;2014年05期

4 邱云平;伍宝玉;;MPU-6050模块角度算法处理及在嵌入式中的应用[J];江西科技学院学报;2014年02期

5 刘德旺;吴高仰;;智能阀门控制器的嵌入式设计与开发[J];煤炭技术;2014年03期

6 张东;;便携式甲烷检测报警仪设计[J];煤矿安全;2013年12期

7 程晖;刘晓平;;基于.net框架的矿用钢丝绳远程在线监测系统设计[J];信息通信;2013年08期

8 翁大平;蔡文郁;孔庆鹏;;基于低功耗浮标的海洋数据传感采集系统[J];电子技术应用;2013年08期

9 丁力;宋志平;徐萌萌;陶灿辉;;基于STM32的嵌入式测控系统设计[J];中南大学学报(自然科学版);2013年S1期

10 李成;李立伟;张洪伟;;基于STM32单片机的数据记录装置设计[J];工业控制计算机;2013年01期

相关博士学位论文 前2条

1 李红星;杭州湾沉积物原位声学特性分析及浅表低速层研究[D];吉林大学;2008年

2 陶春辉;海底沉积物声学原位测试和特性研究[D];浙江大学;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 杨朝伟;基于OMAP平台的深海照相系统研制[D];杭州电子科技大学;2015年

2 戴性好;嵌入式网络控制器的研发与应用[D];广东工业大学;2014年

3 刘彦军;基于铱星和GSM的SMS网关设计与实现[D];杭州电子科技大学;2014年

4 史嘉涛;基于以太网的远程电源环境监控器设计[D];西安电子科技大学;2013年

5 杨仕宽;iBES智能网关的研发与应用[D];大连理工大学;2012年

6 符东;海底沉积物声学特性小距离测量系统设计与实验研究[D];广东工业大学;2012年

7 阚伟;中小规模可编程逻辑控制器的研制[D];长江大学;2012年

8 凌杰;SS3B型电力机车模拟驾驶系统设计与实现[D];西南交通大学;2012年

9 戴俊洁;基于LabVIEW的组合陀螺性能指标测试系统的设计[D];西安工业大学;2011年

10 徐文忠;某型无人机实时仿真系统设计与研究[D];南京航空航天大学;2010年

本文编号：2537796