基于DSP的海洋流速測量技術(shù)研究
發(fā)布時間：2020-11-10 05:27
海流是基礎(chǔ)的海洋資料,海流計是海流測量的重要儀器,海洋流場的實時監(jiān)測和測量是海洋科學(xué)考察的重要內(nèi)容。聲學(xué)海流流速測量技術(shù)在海洋研究、水文研究、防洪預(yù)報、水資源管理和國防等多個領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 超聲波流速計利用超聲波在流動的液體中傳播時,所載的流體流速的信息來測量流體的流速。論文首先分析了時差式超聲波流速計測量系統(tǒng)的原理,包括時差法的理論公式推導(dǎo)、從理論上對超聲波在流體中的傳播特性進行了分析及時間差的測量和估算方法進行分析。根據(jù)系統(tǒng)的性能和要求設(shè)計了超聲波海洋流速計的整體方案,全面論述了系統(tǒng)的設(shè)計思想,硬件結(jié)構(gòu),軟件流程及關(guān)鍵技術(shù)的解決方案,并進行仿真。 系統(tǒng)以TI公司超低功耗單片機MSP430為主控芯片,以TMS320C6416芯片為數(shù)字信號處理芯片,以XILINX公司的SPART3系列FPGA XC3S500作為邏輯控制芯片,接收電路中ADC和AGC均采用AD公司的專用功能芯片,簡化了電路設(shè)計。與傳統(tǒng)模擬方式相比,此方案能夠更為高效、精確的進行海洋流速的測量。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：TH766
【部分圖文】：
!!!司步電路 路 路 時差 差圖2.3計數(shù)器法時間測量原理框圖圖2.3所示是一個典型的計數(shù)器方式時間測量的原理框圖。為了提高測量精度和穩(wěn)定性，設(shè)計時可采用大規(guī)模復(fù)雜可編程邏輯器件 (CPLD)來作為一L要器件，利用CPLD大規(guī)模復(fù)雜可編程特點，在邏輯電路中設(shè)計了發(fā)射波抑制電路、激勵脈寬可調(diào)整電路和數(shù)字倍頻計數(shù)器電路。發(fā)射波抑制電路有效地抑制了發(fā)射激勵波的干擾;激勵脈寬可調(diào)整電路能夠方便地適配不1司特性探頭對激勵脈寬的要求;數(shù)字倍頻計數(shù)器電路提高了計時精度。由于CPLD高速、高穩(wěn)定性、高可靠性和現(xiàn)場可編程的特點，系統(tǒng)功能在一片CPLD土實現(xiàn)，可以大大提高系統(tǒng)的精度和可靠性。使用計數(shù)器方式的時差測量是常用的時間測量的手段。它的優(yōu)勢是硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)比較簡單，同時能夠達到比較高的精度。但也存在很多問題，如:1.計數(shù)脈沖的頻率決定了計數(shù)器所能分辨的時間分辨率，頻率越高越好，但是高頻脈沖的產(chǎn)生和計數(shù)器需要考慮。2.發(fā)射脈沖經(jīng)接收放大
圖2.5用互相關(guān)函數(shù)測量延時互相關(guān)函數(shù)凡(:)的表達式如下:凡(公、)藝x(i△)只l’A一:，)，j一‘，2，3…N為積分區(qū)間的數(shù)據(jù)總數(shù)△為數(shù)據(jù)采集間隔，取值間隔等于△的間隔，j每變化一次凡(幾、)的計算量是非常大的。測量延時的特點是抵御噪聲的能力強，只要干測量結(jié)果就不受干擾噪聲的影響，條件是計長。用當中，常用三點或者四點內(nèi)插法來改善時延距聲納中常用的算法之一。要求功率譜隨時間較高的時延估計精度和硬件要求較低的優(yōu)點，的信號引起的時延估計誤差大【5，‘’2〕。
哈爾濱工程大學(xué)碩十學(xué)位論文圖2.6聲波傳播示意圖圖2.6為聲波在聲軸上的傳播平面圖，其中A和B是收發(fā)合置換能器，。是聲速，v是流速，d是換能器距離。兩換能器同時發(fā)射聲波，則聲波在聲軸」二傳播時間為:順流時間:I一d/(c+v)+:;逆流時間:12=d/(c一v)+:;其中T為電路延遲和聲波在樹脂保護層的傳播時間，則順逆流的時問差為:△I=tZ一t:=d/(c一v)一d/(c+v)=Zdy/(c，一v
【引證文獻】
本文編號：2877535
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：TH766
【部分圖文】：
!!!司步電路 路 路 時差 差圖2.3計數(shù)器法時間測量原理框圖圖2.3所示是一個典型的計數(shù)器方式時間測量的原理框圖。為了提高測量精度和穩(wěn)定性，設(shè)計時可采用大規(guī)模復(fù)雜可編程邏輯器件 (CPLD)來作為一L要器件，利用CPLD大規(guī)模復(fù)雜可編程特點，在邏輯電路中設(shè)計了發(fā)射波抑制電路、激勵脈寬可調(diào)整電路和數(shù)字倍頻計數(shù)器電路。發(fā)射波抑制電路有效地抑制了發(fā)射激勵波的干擾;激勵脈寬可調(diào)整電路能夠方便地適配不1司特性探頭對激勵脈寬的要求;數(shù)字倍頻計數(shù)器電路提高了計時精度。由于CPLD高速、高穩(wěn)定性、高可靠性和現(xiàn)場可編程的特點，系統(tǒng)功能在一片CPLD土實現(xiàn)，可以大大提高系統(tǒng)的精度和可靠性。使用計數(shù)器方式的時差測量是常用的時間測量的手段。它的優(yōu)勢是硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)比較簡單，同時能夠達到比較高的精度。但也存在很多問題，如:1.計數(shù)脈沖的頻率決定了計數(shù)器所能分辨的時間分辨率，頻率越高越好，但是高頻脈沖的產(chǎn)生和計數(shù)器需要考慮。2.發(fā)射脈沖經(jīng)接收放大
圖2.5用互相關(guān)函數(shù)測量延時互相關(guān)函數(shù)凡(:)的表達式如下:凡(公、)藝x(i△)只l’A一:，)，j一‘，2，3…N為積分區(qū)間的數(shù)據(jù)總數(shù)△為數(shù)據(jù)采集間隔，取值間隔等于△的間隔，j每變化一次凡(幾、)的計算量是非常大的。測量延時的特點是抵御噪聲的能力強，只要干測量結(jié)果就不受干擾噪聲的影響，條件是計長。用當中，常用三點或者四點內(nèi)插法來改善時延距聲納中常用的算法之一。要求功率譜隨時間較高的時延估計精度和硬件要求較低的優(yōu)點，的信號引起的時延估計誤差大【5，‘’2〕。
哈爾濱工程大學(xué)碩十學(xué)位論文圖2.6聲波傳播示意圖圖2.6為聲波在聲軸上的傳播平面圖，其中A和B是收發(fā)合置換能器，。是聲速，v是流速，d是換能器距離。兩換能器同時發(fā)射聲波，則聲波在聲軸」二傳播時間為:順流時間:I一d/(c+v)+:;逆流時間:12=d/(c一v)+:;其中T為電路延遲和聲波在樹脂保護層的傳播時間，則順逆流的時問差為:△I=tZ一t:=d/(c一v)一d/(c+v)=Zdy/(c，一v
【引證文獻】
相關(guān)期刊論文 前2條
1 許會;閆增添;;基于相關(guān)法的豎管內(nèi)置式超聲流量測量設(shè)計[J];電子科技;2012年05期
2 魯成杰;徐曉飛;周揚;惠力;;機電一體化新型旋轉(zhuǎn)式測流裝置的設(shè)計與開發(fā)[J];山東科學(xué);2012年03期
相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條
1 魯成杰;機電一體化新型旋轉(zhuǎn)式海流計設(shè)計與開發(fā)[D];青島理工大學(xué);2011年
本文編號：2877535
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