改進(jìn)型高密度電阻率探針(MERPⅡ)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、本文作為國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)“風(fēng)暴過(guò)程中海底沉積物再懸浮通量原位監(jiān)測(cè)技術(shù)”(編號(hào)SQ2007AA09Z135267)的后續(xù)研究,在前期的研究成果－基于電阻率測(cè)量的海床侵蝕淤積過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)原位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,將使用范圍拓展到包括土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)、海水入侵監(jiān)測(cè)、地下水位監(jiān)測(cè)、海水懸沙測(cè)量、管道泄漏監(jiān)測(cè)等眾多領(lǐng)域,展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。在實(shí)際使用過(guò)程中,對(duì)原監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提出了許多新的要求,例如系統(tǒng)的小型化與智能化、原位傳感器的抗

2、污染和高分辨率、電極的一致性與抗極化能力、算法的優(yōu)化與冗余、控制端的可操作性、采集模塊的準(zhǔn)確性與誤差補(bǔ)償、電源的穩(wěn)定性與續(xù)航性能等。基于此,本文對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的優(yōu)化改進(jìn),研制了一套改進(jìn)型高密度電阻率探針(Multi-Electrode Resistivity ProbeⅡ,下義簡(jiǎn)稱(chēng)MERPⅡ)。
　　本論文包括以下四部分研究?jī)?nèi)容:
　　(1)電阻率傳感器的改進(jìn)。與之前的電阻率傳感器相比,其改進(jìn)主要體現(xiàn)在電阻率傳感器的

3、整體結(jié)構(gòu)上。新的電阻率傳感器由若干電阻率子探桿插接而成,每段電阻率子探桿含16個(gè)環(huán)形測(cè)量電極,內(nèi)部嵌入多路轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)總線結(jié)構(gòu)。通過(guò)改變電阻率子探桿的內(nèi)部結(jié)構(gòu),消除了由于電極位置差異帶來(lái)的硬件誤差。
　　(2)下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)和采集程序編寫(xiě)。下位機(jī)的硬件設(shè)計(jì)主要通過(guò)分離監(jiān)測(cè)采集系統(tǒng)的各個(gè)模塊,優(yōu)化系統(tǒng)控制部分的整體結(jié)構(gòu)。在引入遙控模塊和穩(wěn)壓模塊的基礎(chǔ)上,成功的將硬件電路體積縮小到原來(lái)的1/4,并借此拋棄了電阻率傳感器長(zhǎng)期以來(lái)的密封

4、艙式設(shè)計(jì),既減小了硬件體積,也降低了系統(tǒng)對(duì)密封的要求。下位機(jī)的采集程序與硬件電路相結(jié)合,合理的兼容了系統(tǒng)各個(gè)模塊,一方面為系統(tǒng)整體操作添加了許多功能,另一方面設(shè)置多重分級(jí)保存體制,保護(hù)采集數(shù)據(jù)的安全性與準(zhǔn)確性。
　　(3)上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)。上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)以數(shù)據(jù)無(wú)線通訊為基礎(chǔ),首先實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行參數(shù)設(shè)置和工作模式轉(zhuǎn)換的遠(yuǎn)程操作,其次對(duì)遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)按預(yù)置的數(shù)據(jù)算法進(jìn)行處理并保存,通過(guò)Matlab的集成,在VC環(huán)境下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像的繪

5、制,最后通過(guò)一套完整的自動(dòng)解析分辨算法,實(shí)現(xiàn)事故的自動(dòng)報(bào)警等功能。
　　(4)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體測(cè)試。在對(duì)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)合理集成之后,進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),對(duì)系統(tǒng)的有效性和穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試,取得了良好的效果。
　　本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有:
　　(1)全新的系統(tǒng)組裝結(jié)構(gòu):將電阻率傳感器以每16個(gè)環(huán)形電極為一組分解成若干可以相互插接的電阻率子探桿;將多路電極轉(zhuǎn)換電路分解成若干可以相互串聯(lián)的子電路,分別嵌入到電阻率子探桿內(nèi)部。
　　(2)引入