锚系定点海洋微结构湍流观测平台设计

发布时间：2017-05-04 12:06

  本文关键词：锚系定点海洋微结构湍流观测平台设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：海洋占据地球大部分空间。一望无际的海洋对很多人来说充满了神秘的未知。为了更好地了解海洋,根据不同的海洋尺度,人为地划分海洋为粗结构(超过100米)、细结构(1到100米)和微观结构(小于1米即湍流)。海洋中蕴含着巨大的能量,这些能量在海洋内部不同尺度之间传递,由大到小,最终在小尺度上以湍流混合形式耗散。湍流混合对地球的生态环境具有重要的影响,随着全球温度气候的变化,科学家对于湍流混合的重视程度与日俱增。作为发展迅速的物理海洋学研究领域之一,越来越多的学者投身其中。随着海洋湍流观测理论研究的不断深入,人们迫切的需要获取足够的海洋湍流混合观测资料。本文基于湍流观测的原理,通过对剪切湍流观测传感器和加速度传感器的设计选择,研制成功海洋的混合定点观测单元和锚固定观测平台。同时,通过实验室仪器性能测试以及外海试验对研制的仪器和平台进行了科学的评估和验证。为满足湍流观测的需求,本文设计了海洋混合定点观测单元,该单元主要包括混合测量仪、支架、流线型浮体、吊装机构和尾翼五大部分,其中混合测量仪是整个湍流观测的核心,根据项目指标,其耐压深度至少能达到800m。根据湍流观测的原理,完成了混合测量仪的硬件电路设计以及控制软件设计。通过系统的振动以及长期拷机性能测试试验,验证了混合测量仪的稳定性和可靠性。此外,为了验证该仪器的噪音水平,我们进行了风洞试验以及室内对比试验,通过数据分析,得出混合测量仪满足湍流观测的要求。通过设计锚系定点潜标观测平台,可满足海洋混合定点观测单元对深海进行连续、长期湍流观测的需求。通过对潜标技术的研究,完善了潜标的布放与回收方案。并且随东方红2号科考船在南海某区域进行了湍流观测潜标平台的布放。获取了大量的湍流数据,通过对数据的统计与分析,充分验证了海洋混合定点观测单元的有效性,为下一步的研发提供了有效的借鉴。
【关键词】：湍流观测 潜标 剪切传感
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O357.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 引言10-12
• 1.2 海洋湍流12-17
• 1.2.1 海洋湍流的基本概念12-13
• 1.2.2 海洋湍流起因13
• 1.2.3 海洋湍流观测的意义13
• 1.2.4 海洋湍流观测平台的发展及现状13-17
• 1.3 课题来源17
• 1.4 本文研究内容17-18
• 2 海洋微结构湍流观测原理18-20
• 3 湍流观测传感器的选型及设计应用20-38
• 3.1 剪切传感器的选型20-22
• 3.2 加速度传感器的选型22-29
• 3.2.1 AHRS100姿态方位参考系统22-24
• 3.2.2 LMRK20 VG垂直陀螺仪24-26
• 3.2.3 MTI微型姿态参考系统26-27
• 3.2.4 ADXL313加速度芯片27-29
• 3.3 ADXL313加速度传感器设计29-33
• 3.3.1 ADXL313加速度计硬件设计29-30
• 3.3.2 ADXL313软件设计30-32
• 3.3.3 ADXL313外壳设计32-33
• 3.4 MTI传感器的应用33-38
• 3.4.1 运动补偿消噪33-35
• 3.4.2 伪耗散率在平台中的应用35-38
• 4. 湍流观测潜标平台设计38-60
• 4.1 潜标总体设计38-43
• 4.1.1 潜标简介38
• 4.1.2 潜标总体结构设计38-43
• 4.2 海洋混合定点观测单元设计43-60
• 4.2.1 海洋混合定点观测单元机械设计44-47
• 4.2.1.1 流线型主浮体设计44-45
• 4.2.1.2 不锈钢支架及吊装机构设计45-46
• 4.2.1.3 尾翼设计46-47
• 4.2.1.4 混合测量仪耐压舱设计47
• 4.2.2 海洋混合定点观测单元电子系统设计47-55
• 4.2.2.1 主控板设计49-50
• 4.2.2.2 存储板设计50-51
• 4.2.2.3 采集板设计51-54
• 4.2.2.4 模拟板以及前置板设计54-55
• 4.2.3 海洋混合定点观测单元软件设计55-60
• 5 实验室性能检测试验60-68
• 5.1 实验室比测试验60-65
• 5.1.1 短接试验61-63
• 5.1.2 仪器静止剪切信号观测对比试验63-64
• 5.1.3 风洞试验64-65
• 5.2 迎流性试验65-68
• 6 仪器海洋性能检测试验68-74
• 6.1 近海试验68-70
• 6.2 远海试验70-74
• 6.2.1 出海注意问题70
• 6.2.2 湍流观测平台的布放与回收70-71
• 6.2.3 试验数据分析71-74
• 7 总结及展望74-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 个人简历80-81
• 发表的学术论文81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王子龙;王延辉;陈宝阔;刘玉红;肖学忠;;海洋微结构湍流垂直剖面仪设计与试验[J];天津大学学报;2012年03期

2 钱世摂;一种测量海洋微结构的拖体[J];海洋技术;1994年03期

3 宋文洋;海洋测温动态方程及其特性的研究[J];气象水文海洋仪器;1996年01期

4 ;[J];;年期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 谷磊;海洋微结构剪切流传感器及其载体设计方法与实验研究[D];天津大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 闫启志;锚系定点海洋微结构湍流观测平台设计[D];中国海洋大学;2015年

2 肖学忠;海洋微结构剖面仪数据采集与处理系统研究[D];天津大学;2012年

  本文关键词：锚系定点海洋微结构湍流观测平台设计，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：345024