论文摘要
海洋占地球百分之七十二的面积,人类对陆地和空域的研究及应用已经到达了相对成熟的程度,而对于浩瀚的海洋的研究和应用却相对较少。由于海洋对人类的生存发展的起到重要作用,人们把目光转向对海洋领域的研究,通过探索海底资源,监测海底动态,来深入地了解海洋。人类为了对地球有更进一步的认识,全方位,多角度地探索地球内部结构及活动情况,开始对海洋开展地球物理学方面的研究。尤其地震观测领域,掌握海底实时动态,得到海底的地动情况,对地震监测与预测有着非常重要的意义。对海底的观测一定离不开能够在海底正常工作的各种观测仪器设备,就地震观测领域而言,海底地震仪(OBS)是必不可少的观测仪器,为了得到更好的观测效果,近年来该领域的研究人员对海底地震仪的设计做了很多研究和改进,同时对适用于这些仪器的各种专用器件进行了研究设计,使得该类仪器获得数据更准确以及更方便,效率更高,使用更安全可靠。本论文就适用于深海海底为海底地震仪提供电能传输以及信号传输的非接触式专用接插头(CLPT)即水下连接器展开研究,为海底地震仪在海底工作时的供电及信号传输提供更好的技术支持,使得其处于更好的工作状态。水下连接器即专门设计用在海底,连接海底观测网中的海底接驳盒和海底地震仪,为海底地震仪的长期、不间断供电以及实现海底地震仪与接驳盒的信号传输,从而完成对地震仪与岸基站的实时信号传输。该连接器主要采用电磁耦合技术,通过设计一种特殊的结构的磁芯,并在该磁芯上绕制分别用于传输电能和信号的了两组线圈实现连接器的非接触传输目标;然后采用D类功率放大器以及整流滤波电路完成电能传输电路的设计;同时采用曼彻斯特编码基带编码方式完成信号传输;最后使用单片机和FPGA完成电路的电能与信号的传输以及对电路的控制。通过设计电磁线圈,制作硬件电路板,完成软件程序设计以及对设计出的模块进行功能测试,该连接器的可行性将得以验证。目前由于海底地震仪的是电气接触式的水下连接器,这种连接器对密封要求极高,技术复杂,而现在已被设计出的非接触水下连接器都是设计需要大功率电能传输的水下仪器设备,且这种连接器的非接触信号传输是在具有一定距离范围内的传输,这种连接器不适用于海底地震仪这种小功率,且不能采用远距离信号传输的仪器,因此这种连接器的设计是专门用于解决海底地震仪的非接触式传输电能和信号的难题,其设计简单可靠,对密封要求不高,成本低,为海底地震观测提供便利。该连接器除了用于深海海底对海底地震计进行电能及信号传输,给海底地震仪提供电能和通信服务,也可利用非接触式的特点,应用于井下仪器包括井下地震仪的电能及信号传输,避免了雷击过电压通过电线直接传入到仪器,从而防止了井下地震仪遭受雷击损坏,为井下地震仪器解决了遭受雷击这一重大难题。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 程冬
导师: 朱小毅
关键词: 海底观测网,海底地震仪,电磁耦合,非接触式,水下连接器
来源: 中国地震局地震预测研究所
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 地球物理学
单位: 中国地震局地震预测研究所
分类号: P315.62
总页数: 72
文件大小: 4035K
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