海洋微結(jié)構(gòu)剖面儀數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)研究.pdf

1、湍流運(yùn)動(dòng)是海洋內(nèi)部動(dòng)能耗散的主要形式，是產(chǎn)生海洋宏觀現(xiàn)象的原動(dòng)力。觀測湍流獲取準(zhǔn)確的湍流運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)分析海洋宏觀運(yùn)動(dòng)與研究海洋物理學(xué)具有重大的意義。海洋微結(jié)構(gòu)剖面儀是觀測海洋微結(jié)構(gòu)湍流的重要工具，海洋微結(jié)構(gòu)剖面儀所攜帶的傳感器能方便的探測各種與湍流相關(guān)的信號(hào)。近年來，剖面儀平臺(tái)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了包括湍流研究在內(nèi)的海洋內(nèi)部混合研究。信號(hào)采集與處理系統(tǒng)是微結(jié)構(gòu)剖面儀的重要組成部分，其性能的好壞直接決定了剖面儀觀測到湍流數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，

2、進(jìn)行湍流數(shù)據(jù)采集與處理方法的研究進(jìn)而設(shè)計(jì)出適合海洋微結(jié)構(gòu)剖面儀使用的高精度信號(hào)采集與處理系統(tǒng)，是剖面儀平臺(tái)開發(fā)過程中極為關(guān)鍵的工作。近年來，湍流觀測平臺(tái)技術(shù)的研究在世界各國得到了普遍關(guān)注，國外許多科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)研究。加拿大、美國等國家先后開發(fā)出不同特點(diǎn)的微結(jié)構(gòu)剖面儀，并進(jìn)行了海域?qū)嶒?yàn)。在國內(nèi)，湍流觀測技術(shù)的研究起步較晚，相關(guān)設(shè)備主要依靠進(jìn)口。因此，開展湍流測量平臺(tái)的研究，開發(fā)出經(jīng)濟(jì)實(shí)用又準(zhǔn)確可靠的湍流信號(hào)采集與處理系統(tǒng)，對(duì)推動(dòng)我過海

3、洋觀測事業(yè)的發(fā)展具有重要作用。
　　 本文在研究湍流信號(hào)采集與處理理論的基礎(chǔ)上，研制了剖面儀信號(hào)采集與處理系統(tǒng)。該電路系統(tǒng)具有16位數(shù)字精度，能耗低，性能穩(wěn)定性好，基本滿足了海洋微結(jié)構(gòu)剖面儀信號(hào)采集與處理的要求。此外，由于湍流觀測容易受到不良海況及平臺(tái)振動(dòng)等因素的影響，信號(hào)中不可避免的會(huì)含有噪聲。本文研究了湍流信號(hào)的去噪機(jī)理和方法，提出將小波分析理論應(yīng)用到湍流信號(hào)去噪中。主要研究內(nèi)容包括：⑴研究了湍流信號(hào)預(yù)處理理論，在此基礎(chǔ)上，

4、設(shè)計(jì)了湍流信號(hào)預(yù)處理電路系統(tǒng)。該預(yù)處理電路可完成對(duì)湍流信號(hào)的微分、放大、濾波等功能，為數(shù)據(jù)的采集和后續(xù)分析打下基礎(chǔ)。⑵海洋微結(jié)構(gòu)剖面儀可搭載多種傳感器。本文分析了不同傳感器信號(hào)采集的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了滿足所有傳感器信號(hào)采集要求的高精度信號(hào)采集系統(tǒng)。⑶提出將小波分析理論應(yīng)用于湍流信號(hào)去噪過程，研究了小波閾值去噪法對(duì)湍流信號(hào)去噪的適用性和操作流程。由于湍流信號(hào)中的噪聲的頻帶很寬，傳統(tǒng)的基于傅立葉變換的濾波方法對(duì)其難以取得良好的去噪效果。實(shí)驗(yàn)證明，