单片机系统低功耗设计在数据采集系统中的应用

文章分析了CMOS器件原理和单片机系统特性,提出单片机系统低功耗设计的一些基本原则,以千米自容式CTD数据采集系统的设计为例,提出了一种低功耗数据采集系统的实现方案.     

适用于水下滑翔器的CTD传感器设计

为满足水下滑翔器连续获取海洋剖面水文动力高质量数据的应用需求,利用自主研制的电磁感应式电导率传感器,集成快速响应的热敏电阻与压力传感器,以PIC18F2520单片机为电路系统的核心控制器,设计出一种适用于水下滑翔器搭载的微型化、低功耗、重量轻的SZQ1-1新型CTD传感器。该CTD测量仪经实验室多次标定,数据质量达到海试要求。2016年10月,该CTD传感器与海鸟SBE19 Plus在青岛胶州湾进行了海试比测。海试结果证明,该CTD传感器与SBE19 Plus测量结果相近,实时获取的温、盐、深剖面数据精度满足水下滑翔器的搭载要求。     

基于CPLD的高精度频率测量系统设计

介绍了等精度频率测量原理,对测量误差进行了分析.在6000m高精度CTD剖面仪数据采集系统设计中,采用单片机结合Altera公司EPM1270T144C5型CPLD实现系统功能,CPLD基于QuartusII软件平台开发,采用模块化设计方法,实现多通道频率信号等精度同步测量.通过海上的多次现场比测试验,验证了系统的可靠性.     

水下升降式准实时通信潜标控制系统研制

为实现长期、连续、定点、低成本的上层海洋垂直剖面要素的准实时观测,提出了一种以STM32单片机(microcontroller unit,MCU)为主控器、采用国产温盐深传感器(conductivity temperature depth,CTD)和声学多普勒剖面流速仪(acoustic doppler current profilers,ADCP)等仪器进行剖面观测、搭载铱星通信模块或其他通信设备、适用于近海和远海的低功耗水下升降式准实时通信潜标控制系统设计方案。介绍了潜标的结构组成、控制系统硬件和软件设计,以及服务器接收软件的设计;实现了基于无线双向通信的数据补发机制和对潜标的远程控制;提出了一种适用于霍尔无刷直流电机(hall brushless direct current motor,HBLDCM)的堵转保护方法。近海和远海试验表明,该型潜标可以实现海洋垂直剖面的连续观测和数据的准实时传输,验证了潜标控制系统设计方案的可行性与稳定性。     

CTD剖面仪现场定标和误差分析

CTD剖面仪是现场获取水文数据的主要仪器。准确的现场定标和误差分析对于保证水文测量的质量是至关重要的。对于海洋工作者来说,这两个课题都是非常敏感和重要的,本文就当前国内外CTD剖面仪的现场定标技术和误差分析方法的现状以及进一步发展进行了初步探讨,并提出几点建议。     

具有国际先进水平的CTD定标检测设备

在国家863计划的支持下，海洋技术研究成功研制了一套CTD仪器的校准设备，本文介绍了设备的组成，性能，设计经过与SBE设备进行了比较，表明该设备达到了EOCECTD设备的校准要求，同时，该设备是海洋技术研究所开发自有的高度CTD剖面仪的有力工具。     

自治式海洋环境监测系统的低功耗设计

针对海洋环境监测系统中供电电池组有限储能与仪器长期工作之间的矛盾,进行了自治式海洋环境监测系统的低功耗研究.从节能降耗、充分利用水体能源出发,将定点锚泊潜标和浮标技术相结合,采用双浮体技术,基于能量守恒,研制了一种储能型的传动装置;在分析了影响系统功耗的各种因素的基础上,对单片机数据采集控制存储系统进行了低功耗设计,为海洋环境监测系统长期在位作业提供了有力的能源保证,很好地解决了海洋环境监测系统的能源供应问题,使得该系统可以依靠单一的传感器组完成深达55 m以上的水体次表层海洋要素的长期连续垂直剖面观测.     

极区冰盖下定点剖面测量系统

介绍一种新型水下定点剖面测量系统,系统中的测量平台能够沿系留绳上下移动、进行温盐深(CTD)和海流(ACM)剖面数据的循环采集,观测数据可以通过水声通讯设备定期回收。和以往的分层测量的定点剖面测量系统相比,该系统是用一套仪器替代多组仪器实现整个剖面的测量,更具有先进性和经济性。文章简要介绍了可用于极区冰盖下的定点剖面测量系统的总体设计方案。     

船载CTD仪与自动剖面浮标观测资料质量初探

海洋科学的发展离不开精确的数据,然而各种海洋观测仪器在复杂的海洋环境中作业难免产生测量误差,导致观测数据需要进行实时(或延时)质量控制。中国Argo计划在搭载多个航次布放剖面浮标的同时,对航次中获取的船载CTD(conductivity, temperature, and depth)仪观测资料、自动剖面浮标观测资料以及实验室高精度盐度计测量数据进行了实时比对。分析结果显示,利用实验室高精度盐度计对现场观测数据尤其是船载CTD仪观测资料进行质量控制,于温盐数据(特别是深层)的实时/延时校正非常重要;如某航次未经标定的船载CTD仪所测1000dbar以深范围内海水盐度,与实验室高精度盐度计的差值达到±0.1左右,远远落后于国内海洋调查规范对盐度准确度±0.02的一级测量要求,该具体实例更加突显了船载CTD仪在航次前后送往权威部门进行检测的必要性和重要性,从而确保每个航次获取的CTD资料的质量。建议有条件的情况下,在进行深海大洋船载CTD仪观测时要进行现场实验室高精度盐度计的质量控制工作及比对试验,以提高我国深海大洋观测数据的质量。     

拖曳式CTD测量技术研究

拖曳式CTD剖面仪是国家863支持的项目之一。文章叙述了拖曳式CTD的意义,介绍了拖曳式CTD的现状并与传统CTD剖面仪进行了对比分析。同时,探讨了拖曳式CTD剖面仪存在问题与发展趋势。