低功耗自容式機械海流計的研制.pdf

1、我國海洋資源豐富，其有力的保障了我國經濟可持續(xù)發(fā)展，為了使海洋資源更好的為我國經濟建設服務，同時避免海洋環(huán)境遭受污染，我們必須對海洋進行監(jiān)測、調查和研究，獲取海洋資料的各項參數(shù)，這就需要性能可靠、工作穩(wěn)定的海洋儀器。
　　海流是基礎海洋資料之一，是海洋監(jiān)測、調查和研究中不可或缺的重要參數(shù)，海洋測量考察的重要內容是海洋流場的實時監(jiān)控和測量，海流測量中最經常使用的儀器裝置是海流計。隨著半導體技術和電子信息技術的快速發(fā)展，海流測量裝置也

2、日新月異，盡管一大批依據聲學多普勒效應原理和聲學時差法原理制成的海流計相繼出現(xiàn)，但機械轉子式海流計仍因其價格低廉被廣泛的應用，如RCM-4S、SLC9-2直讀型海流計。
　　本文研究了目前業(yè)界普遍使用的SLC9-2型直讀式海流計，針對其功耗大，連續(xù)工作時間較短的問題，本設計水下探測器分別從芯片選型、器件工作模式和軟件優(yōu)化三個方面降低功耗，如本設計選擇低功耗的STM32F103VE芯片為CPU;在非數(shù)據采集時間段內，CPU關閉各數(shù)據

3、采集模塊，同時CPU被設置為低功耗模式;軟件優(yōu)化流速、流向測量，深度、溫度測量和數(shù)據保存等任務的工作流程。此外采用大容量的鋰離子電池供電，以提高海流計工作時間，同時減小本設備的體積。針對因電纜長度造成的成本較高、工作深度較淺的問題，本設計運用現(xiàn)代無線傳輸技術、無線充電技術、大容量存儲技術，實現(xiàn)探測器的自容式數(shù)據存儲，同時降低了該設備的維護難度。針對流向測量精度較低的問題，本設計采用高精度姿態(tài)測量方案，CPU采集3維加速度計數(shù)據A、3維陀

4、螺儀數(shù)據W和3維磁強計數(shù)據H，通過四元數(shù)實現(xiàn)數(shù)據融合算法求得探測器的姿態(tài)角，從而得到流向角，增加了流向測量精度。同時本設計體積較小、維護簡單、可在水下長時間穩(wěn)定工作，完全滿足各種海洋作業(yè)中海流測量需求，尤其適合對功耗和成本要求較高的場合，如浮標上測流裝置。
　　為更好的回收海流計水下探測器的數(shù)據，本設計研制了配套的水上數(shù)據采集器，數(shù)據采集器同樣選擇低功耗的STM32F103VE芯片為CPU，通過無線傳輸模塊、無線充電模塊、外置大容