可测上升流的海流传感器系统设计

针对上升流引起的微弱信号在A/D转换前容易被传感器系统噪声所淹没的问题,将滤波、放大和A/D转换电路采用集成芯片AD7195处理,减少分立器件噪声,AD7195芯片内部集成差分放大器、交流激励和数字滤波器,同时具有24位高精度A/D转换功能。通过搭建实验装置,采集数据和分析,测试了系统准确度。实验结果表明:该系统能够识别输入信号的误差为±0.4μV,满足设计要求。

一种座底式剖面海流计实时监测仪设计

为了有效解决在近海定点海流座底观测中声学多普勒剖面海流计投放后容易倾倒的问题,设计一种座底式剖面海流计实时监测仪,确保仪器投放完毕后能垂直向上工作,以正常获取剖面海流数据。采用数字三轴加速度传感器及液晶显示系统,在数据实时可读性、稳定可靠性方面具有一定的技术优势。该设备实用性强,操作简单方便,提高了现场操作人员的工作效率与设备投放成功率,节省了大量的人力、物力和财力。

基于水平轴海流能发电系统的海流流速神经网络软测量

为了解决海流能发电系统中,有效海流流速难以测量的问题,提出将水平轴海流能发电系统当成一个大型流速仪,用于海流流速的软测量研究。分析了水平轴海流能发电系统的工作原理和运行过程,建立了基于BP人工神经网络的软测量数学模型。将叶轮机转速,发电机输出功率和占空比信号作为输入变量,将海流流速作为输出变量。仿真结果表明,所建立的BP神经网络是海流流速软测量的有效方法,能较好地跟踪有效海流流速的变化趋势,并具有较高的估计精度。

海流传感器的结构设计及优化

随着海洋科学研究的不断深入,对海流传感器的测量性能提出了更高要求。为了实现对海洋流速的精确测量,文章设计了一种应变式十字梁海流传感器,分析了传感器的贴片位置;在对弹性体关键参数单因素优化的基础上,采用正交试验方法综合分析了弹性体关键参数对其应变和固有频率的影响,结合极差分析方法分析了弹性体关键参数的最优水平及对试验指标影响的主次关系。试验结果表明,经过优化设计后的应变式十字梁海流传感器可测海流范围达到16~1 420mm/s。

基于海流运动的海洋传感器网络拓扑控制问题研究

针对海洋传感器网络中节点会随着海流运动漂流而离开初始位置产生节点迁移的问题研究了网络部署方法和拓扑形成策略。建立了海洋传感器网络模型和海流运动模型，分析了在典型海流运动中海洋传感器节点的迁移规律，并给出了海洋传感器网络的部署方法。此外，针对海洋环境中通信时延高、能耗大的特点还归纳了海洋传感器网络拓扑控制的目标需求，设计了一种适合该场景的拓扑控制算法，该算法采用合适大小的簇来形成三维拓扑结构。仿真实验表明该算法能计算出海洋传感器网络的方位偏移量，且能获取较优的拓扑结构，降低网络通信时延，还通过有效节能延长了海洋传感器网络的生命期。

基于倾斜测流的浮标海流计原型设计与实现

近年来出现的倾斜式海流计成本较低、精度较高,但因其固定于海底锚点、测量传感器单一、数据处理方式简单,无法应用于海面浅层水流的流速流向测量。为使其适应海面及浅海测流环境,满足诸如水上运动训练等特定场景的简单化海流测量需求,采用微处理器、惯性测量单元、磁力计以及存储器等器件,设计并制作了一种新型倾斜式浮标海流计原型。该原型利用多传感器姿态融合算法提高测量灵敏度,以减少海面风浪冲击造成的干扰,并通过定标方式得到倾角与流速的对应关系。试验证明,提出的测流理论近似拟合公式具有较高的拟合度,表明了基于此原型设计的海流计用于实际监测的可行性,对未来低成本、轻量级、简单易用的浮标型海流计的研制具有指导性意义,为河海水文观测提供了新的方法。

三维海流传感器信号采集系统的设计与实验

针对上升流流速缓慢难以测量的问题,设计了一种基于测量应变的新式海流传感器。通过电桥转换得到几微伏到几百微伏的微弱电压信号,采用高精度AD转换芯片AD7195作为海流传感器的核心电路,降低量化噪声。采用高精度基准电源以及交流激励、比率测量技术,提高模数转换精度;设计了上位机控制软件,可方便地调整模数转换参数和观察测量结果。通过实验验证了该信号采集系统能够满足海流传感器的测量要求。

基于洋流运动态势的移动预测水下定位研究

针对基于移动预测定位的SLMP算法在定位中没有参考其他节点的移动预测信息,提出了基于洋流态势的移动预测CMP算法,算法在移动定位的过程中,考虑水流影响,结合了前驱节点的移动预测信息及其他信息来完成预测.大量的仿真结果表明,CMP算法在定位覆盖度及平均通信代价方面有良好的性能,也表明了CMP算法能够更好的适应于大规模水下移动环境.