杂模抑制薄膜体声波谐振器的仿真分析

该文研究了电极边界阶梯结构对薄膜体声波谐振器(FBAR)杂波的影响。采用有限元仿真法讨论了阶梯结构宽度尺寸对杂波的抑制效果,结合振型分析该结构能抑制声波能量的泄露,提高器件品质因数。为了进一步验证仿真结果,实验制备了FBAR器件。测试结果表明,当该阶梯结构凸起宽度为3μm,凹陷宽度为1.5μm时,谐振器杂波被有效抑制,反谐振频率处的品质因数约增大100。

不锈钢薄壁浮球的设计与制作

在海洋研究和调查中,位于海表面或海面以下不深的位置经常用到一些浮球,这类浮球虽然耐压要求不高,但是,由于实际所涉及到的研究系统千差万别,实际所需的正浮力各不相同,往往需要根据具体的情况单独定制。若按常规方法,制作的复杂性和成本都比较高。结合我们制作的一个实例,就如何设计和制作性价比较高的这类浮球展开了论述。阐述了材料的选取,提供了综合考虑正浮力和耐压性能时直径和壁厚的计算方法,给出了加工制作途径,以及浮球耐压性能的测试过程。

现场粒径分析仪与ADCP同步测量悬浮沉积物浓度的粒径修正方法

利用后散射强度 (ABS)估计悬浮沉积物浓度原理 ,根据Rayleigh散射理论 ,给出了利用现场粒径分析仪与声学多普勒流速剖面仪 (ADCP)同步测量悬浮沉积物浓度的粒径修正方法 ,并推导出了一种新的、用于对ABS进行粒径修正的等效粒径计算公式 ( 9)。利用这一公式并结合LISST 1 0 0所测的粒径分布信息 ,可以对ADCP所测的ABS进行粒径修正 ,其修正方法见式 ( 1 0 )。结合利物浦湾和Anglesey周边海域的现场采样、测量及其分析结果 ,对上述粒径修正方法进行了验证。分析结果表明 ,采用上述公式进行粒径修正后 ,ADCP测量悬浮沉积物浓度的精度有较大程度的提高 ,线性拟合的相关系数从 0 .65— 0 .71提高到 0 .78— 0 .88。

ADCP对悬浮沉积物浓度的测量及其误差分析研究

为实时、连续地测量海水中悬浮沉积物 ,利用声学多普勒海流剖面仪(ADCP),可以在测流的同时 ,测量海洋悬浮沉积物浓度。描述了利用后散射强度 ,估计悬浮沉积物浓度的原理。在现场测试中 ,利用采水器采集水样 ,通过水样分析并结合声信号的衰减特征对ADCP的测量结果进行修正。作者还结合现场测试结果 ,对这一测量方法的精度进行了分析。现场实验表明 ,经公式校正后 ,ADCP测得的后散射强度与实测水样所获得的悬浮沉积物浓度之间有很好的相关性 ,相关系数达0.88,由此证明 ,此测量方法具有很好的实用价值和应用前景。

海洋剖面要素测量系统波浪驱动自治的实现方法

设计并实现了一种基于单片机的借助于波浪能量进行驱动的海洋要素剖面测量系统。在单片机控制下,此系统利用周期性开合可变的棘爪机构将锚定系统小幅的周期性振动转换成测量平台的定向运动,实现了能量的转移和运动方式的转换。试验结果表明,系统设计达到了预期目的,实现了无人值守情况下对海洋剖面要素的长期持续观测和存储。此系统除了具有结构简单和制造成本低廉的特点外,还有一个更显著的优点,那就是将海上无时不在的波浪能转化成了测量平台升降运动所需要的能量,无需电动部件的驱动,从而很好地解决了海上自动监测系统的能源供应问题。

SD卡在海洋数据存储中的应用

设计了一种新型海洋要素数据采集系统的SD卡存储方案。该方案选用与8051完全兼容的高性能单片机C8051F340作为主控制器,采用SPI总线与SD卡通信。介绍了SD卡以及C8051F340芯片中SPI接口的结构和工作原理,讨论了相关的设置、硬件连接和软件设计,实现了对SD卡的读写,解决了海洋数据采集过程中,数据存储量大、存储设备不易与PC机接口的问题。

一种小型水密耐压舱体的设计与制作

结合一个海洋要素垂直剖面监测系统中对电动部件进行密封的需要,介绍了圆柱形水密耐压舱体的设计过程。舱体采用圆柱流线型外壳设计,整个密封壳体的框架是由两个端盖和一个圆筒组成,根据密封舱体需要承受的外部压力情况,适当选择端盖和圆筒的厚度,而且密封舱体右端盖的中心伸出电机加长轴,与密封舱内的电机相连后可以作水下驱动用,左端盖上分别固定着电缆水密接插头和牺牲阳极,电缆水密接插头可以保证舱体内外进行信号连接,牺牲阳极增加了整个舱体在水下尤其是海水中的抗腐蚀性。

一种适用于石油平台的有缆潜标系统的设计与布放方法

针对石油平台上的海洋环境动力检测,设计一套有缆潜标系统,并进行现场布放。该设计采用从海底到石油平台垂直布放一根受力钢缆,测量设备和通讯电缆依附于受力钢缆上。布放时采用船舶布放有缆潜标水下部分,平台布放有缆潜标水面以上部分,两部分在水面附近进行连接,调整受力。该设计可以大大降低布放成本,避免有缆潜标系统缠绕平台桩腿等问题,有一定的工程施工参考价值,可以应用于石油平台的有缆潜标布放设计。

声学多普勒剖面仪对悬浮沉积物浓度的测量研究

为探讨声学多普勒剖面仪（PCADP）测量悬浮沉积物浓度（SSC）的可行性，将PCADP测量输出的声学后散射强度经衰减修正后，通过光学浊度计（OBS）标定转变为SSC。结果表明，SSC与后散射强度之间具有较好的相关性（R=0.74），用后散射强度测得的SSC平均相对误差为22.4%。为排除粒径变化对声学测量误差的影响，又对粒径变化不是很大的时段进行了分析，结果相关性有了较大提高（R=0.81），平均相对误差减小为18.9%。由此可见，PCADP能够达到专业SSC测量仪器的精度（20%～50%），满足沉积动力学研究的需要。

基于单片机的海洋环境监测系统的控制电路设计

设计并实现了一种基于C8051F340单片机的节能型自治式多功能海洋环境监测系统的控制电路。该电路利用模块化设计方法,通过合理选用器件和设计器件的工作模式,使控制电路具有低功耗、高可靠的特点。实验表明,该控制电路实现了潜标式主浮体对浮标式搭载平台的实时控制,同时实现了浮标搭载平台单向下潜、定点测量、自由上浮、自动避碰等状态的控制,方法简单新颖,实现了对海洋要素的长期连续观测。

多参数海洋浮标实时采集系统的设计

提出了一种深海浮标实时数据采集的设计方案。该方案基于数据库和卫星通信技术,通过多通道数据采集,能够实现深海环境要素的实时获取,完成在无人值守状态下浮标周围海域的环境监测,有助于推动特定海域海洋环境的研究。

一种自驱动型单向传动机构的设计与制作

介绍了一种新型的借助于海表面波浪能进行单向传动的机构,它基于周期性离合交替的方式进行工作,能够将一个机件小幅的周期性振动转换成另一机件的定向运动,实现了运动方式的转换。文章以波浪驱动型垂直剖面测量系统为例,详细说明了此机构的结构特点,阐述了如何利用其周期性开合可变的特性带动测量平台进行下潜运动。此机构除了具有结构简单和制造成本低廉的特点外,还有一个更显著的优点,那就是在无电动部件驱动的情况下,在系统内部实现了能量的转移和运动方式的转换。此机械机构亦可用于其他需要单方向传动的方面。

波浪驱动式海洋要素垂直剖面持续测量搭载系统

新型海洋要素观测平台能够提升人类对海洋进行持续现场监测的能力。设计并实现了一种借助于波浪能量进行驱动的海洋要素垂直剖面测量搭载系统。对系统的总体构成与工作原理、各部件的设计制作过程、以及系统海试的情况作了论述。海试结果表明,系统设计初步达到了预期的目的,实现无人值守情况下对海洋要素垂直剖面的持续长期观测。

一种无缆自动返回式采水器的机械设计

设计一种垂直剖面采水的自动返回式采水器,其机械机构由配重体的悬挂或释放装置及采水瓶关闭采水机构组成。配重体的悬挂或释放未采用螺纹密封和螺纹承重,动作由密封仓内电机的驱动转动和壳体端盖上的挂钩脱钩实现。采水瓶的关闭不涉及步进电机的转动,由电磁阀的通电实现。实践表明,采水器的机械设计结构简单有效,保证密封,操作方便。

基于单片机的自动返回式采水器的控制系统

为一种新型无缆自动返回式采水器设计了控制系统,详述了系统的工作原理、硬件组成及单片机的软件设计。该控制系统以单片机为核心,装载压力传感器获知水深,可控制采水器到达预定深度时的释放配重及在给定深度(1 km水深范围内)各采水瓶的关闭采样。系统联调结果表明:该系统定深准确,运行可靠,具有实用意义。

自治式海洋环境监测系统的节能传动装置研究

研制了一种新型的不受恶劣天气及过往船只影响的海洋剖面测量系统。该系统采用双浮体耦合技术,以定点锚泊潜标为水体中层平台,以体积较小的仪器浮标进行垂直剖面测量,两浮体通过机电缆进行耦合通信。根据声呐传来的信息,按预先设定的程序,当海表面没有船只过往时,搭载传感器的浮标上升到海面,一旦完成测量,浮标即下潜到水下安全距离。系统长期工作,即使每天测量一次,所需能量也是巨大的。为此基于能量守恒原理设计了一种节能传动装置,将上升过程中的一部分能量储存起来,用于拉动浮标下降。和以往分层测量的定点剖面测量系统相比,该系统更具有先进性和经济性。

基于LabVIEW的波浪驱动测量系统仿真设计

提出了一种通过虚拟仪器软件LabVIEW对水下测量系统进行仿真的方法,通过受力分析,可以近似地模拟出波浪驱动测量系统在水中的工作状态,为系统合理地布放提供有效的搭配方案。

基于单片机和模糊控制的浮标自动防碰撞系统

针对海洋观测浮标易受过往船只碰撞及恶劣天气的影响而损坏,提出了基于单片机和模糊控制的浮标自动防碰撞系统。该系统以C8051F340单片机作为核心控制芯片,设计了控制系统的软硬件,实现了信号的采集、处理、分析和传送。以距离、风速信号及其变化量作为输入变量,建立了相应的模糊控制规则和控制算法,设计了模糊控制器,为浮标长期、安全运行提供了保证,并为海洋测量仪器实现智能化控制奠定了基础。