论文摘要
海流是基础的海洋资料,海流计是海流测量的重要仪器,海洋流场的实时监测和测量是海洋科学考察的重要内容。声学海流流速测量技术在海洋研究、水文研究、防洪预报、水资源管理和国防等多个领域具有广阔的应用前景。超声波流速计利用超声波在流动的液体中传播时,所载的流体流速的信息来测量流体的流速。论文首先分析了时差式超声波流速计测量系统的原理,包括时差法的理论公式推导、从理论上对超声波在流体中的传播特性进行了分析及时间差的测量和估算方法进行分析。根据系统的性能和要求设计了超声波海洋流速计的整体方案,全面论述了系统的设计思想,硬件结构,软件流程及关键技术的解决方案,并进行仿真。系统以TI公司超低功耗单片机MSP430为主控芯片,以TMS320C6416芯片为数字信号处理芯片,以XILINX公司的SPART3系列FPGA XC3S500作为逻辑控制芯片,接收电路中ADC和AGC均采用AD公司的专用功能芯片,简化了电路设计。与传统模拟方式相比,此方案能够更为高效、精确的进行海洋流速的测量。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 立题的背景及意义1.2 超声波流速计的分类1.3 国内外的研究现状1.4 论文的主要工作第2章 时差法流速计的工作原理2.1 时差法流速计的工作原理2.2 时间差的测量方法2.2.1 时间差的测量方法2.2.2 计数器法时差测量原理2.2.3 相关法时差测量原理2.2.4 相关法测量的优缺点2.3 流速测量方案2.4 本章小结第3章 时差法流速计的方案设计3.1 总体技术指标3.2 方案设计3.2.1 声学结构设计方案3.2.2 声波的扩散和传播损失3.2.3 海洋热噪声级3.2.4 发射信号选取3.2.5 系统工作方式3.2.6 三维流速坐标转换和流速的计算3.3 海流计电子系统方案3.3.1 硬件系统构成3.3.2 中央控制模块3.3.3 发射模块3.3.4 放大和模数转换电路3.3.5 DSP及外围模块3.4 数字处理系统中的软件设计3.4.1 DSP软件流程图3.4.2 频域内互相关函数算法3.5 本章小结第4章 误差分析和仿真4.1 相关法测流速的误差分析4.2 海流计误差分析4.2.1 泄涡引起的尾流的干扰误差4.2.2 脉动流引入的干扰误差4.2.3 电子设备误差分析4.2.4 方位姿态仪误差分析4.2.5 换能器及测量环境引起的误差4.2.6 安装误差分析4.3 系统误差4.4 仿真结果4.4.1 插值4.4.2 仿真结果分析4.5 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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