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

1、湍流運動是海洋內(nèi)部動能耗散的主要形式，是產(chǎn)生海洋宏觀現(xiàn)象的原動力。觀測湍流獲取準確的湍流運動數(shù)據(jù)對分析海洋宏觀運動與研究海洋物理學具有重大的意義。海洋微結構剖面儀是觀測海洋微結構湍流的重要工具，海洋微結構剖面儀所攜帶的傳感器能方便的探測各種與湍流相關的信號。近年來，剖面儀平臺技術的發(fā)展極大地推動了包括湍流研究在內(nèi)的海洋內(nèi)部混合研究。信號采集與處理系統(tǒng)是微結構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)的準確性。因此，

2、進行湍流數(shù)據(jù)采集與處理方法的研究進而設計出適合海洋微結構剖面儀使用的高精度信號采集與處理系統(tǒng)，是剖面儀平臺開發(fā)過程中極為關鍵的工作。近年來，湍流觀測平臺技術的研究在世界各國得到了普遍關注，國外許多科研機構進行了相關研究。加拿大、美國等國家先后開發(fā)出不同特點的微結構剖面儀，并進行了海域?qū)嶒?。在國?nèi)，湍流觀測技術的研究起步較晚，相關設備主要依靠進口。因此，開展湍流測量平臺的研究，開發(fā)出經(jīng)濟實用又準確可靠的湍流信號采集與處理系統(tǒng)，對推動我過海

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采集與處理理論的基礎上，研制了剖面儀信號采集與處理系統(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構剖面儀信號采集與處理的要求。此外，由于湍流觀測容易受到不良海況及平臺振動等因素的影響，信號中不可避免的會含有噪聲。本文研究了湍流信號的去噪機理和方法，提出將小波分析理論應用到湍流信號去噪中。主要研究內(nèi)容包括：⑴研究了湍流信號預處理理論，在此基礎上，

4、設計了湍流信號預處理電路系統(tǒng)。該預處理電路可完成對湍流信號的微分、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。⑵海洋微結構剖面儀可搭載多種傳感器。本文分析了不同傳感器信號采集的特點，設計了滿足所有傳感器信號采集要求的高精度信號采集系統(tǒng)。⑶提出將小波分析理論應用于湍流信號去噪過程，研究了小波閾值去噪法對湍流信號去噪的適用性和操作流程。由于湍流信號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其難以取得良好的去噪效果。實驗證明，