论文摘要
随着科学技术的发展以及陆地资源的匮乏,人类已经将资源开发的重点转向了海洋。水中声速剖面是确保声呐设备正常工作的重要参数之一,声速剖面测量系统在海洋测绘、水文测量、水下导航与定位、水下信道测量等方面有着广泛的应用。本论文的研究目的是设计并实现一套高精度声速剖面测量系统,该系统的声速测量部分采用基于门延迟的时间-数字转换技术（TDC）,本文的主要研究内容分为以下几部分:⒈研究了海水分布的规律以及影响因子,进而研究了三种常用的经验公式,分析它们在不同环境下的适用性。介绍了四种典型的直接测量法的原理,分析了它们在工程上实现的难易程度以及测量精度。研究了TDC-GP22芯片的测量原理,即基于门延迟的测时技术,介绍了该芯片在声速测量方面的优越性。⒉设计了高精度声速剖面测量系统的整体方案与硬件部分,硬件系统采用STM32作为主控芯片,选用工作频率为2MHz的超声波换能器。硬件系统具体包括控制模块、电源模块、串口通信模块、存储模块、声速与温度测量模块、压力测量模块等。⒊设计了系统的软件部分,包括嵌入式软件和上位机显控软件。嵌入式软件部分包括主程序、中断回调函数、定时器、实时时钟以及各个接口的驱动,并在存储卡中移植了FATFS文件系统。该系统成功的完成了水中声速、温度、深度的测量,并根据测量开启的时间,新建文件后开始存储测量数据,出水后关闭文件。在VS2017的开发环境下,为该系统设计了基于MFC对话框的上位机软件。设计了串口配置窗口、声速仪配置窗口、文件列表以及声速剖面显示窗口。上位机与下位机之间通过RS232串口通信,在上位机软件与下位机中实现了通信协议,完成了上位机对下位机的控制以及数据的读取与删除。⒋系统功能完成后,搭建校准环境,对声速测量和温度测量进行校准。首先,验证在不同温度下TDC-GP22的测量的稳定性,然后研究了声速仪的校准方法,根据最小二乘法完成测量数据与真实值的拟合。校准后在1400m/s1550m/s范围内,声速测量精度达到±0.05 m/s。最后在青岛某海域进行外场实验,与国际上的主流声速仪进行比较,测量结果良好。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 魏宗坤
导师: 陈宝伟
关键词: 声速剖面,高精度,校准
来源: 哈尔滨工程大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 自然地理学和测绘学,船舶工业
单位: 哈尔滨工程大学
分类号: P229;U666.7
总页数: 76
文件大小: 3700K
下载量: 132
相关论文文献
- [1].基于工程实例的三维水深测量方法研究[J]. 科技资讯 2018(02)
- [2].一种声速剖面遥测系统的时延差编码方案设计[J]. 海洋技术 2013(01)
- [3].投弃式温盐深测量仪在海底地形测量中的应用[J]. 海洋测绘 2013(03)
- [4].海水声速测量方法及其应用[J]. 声学技术 2013(01)