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姿态记录仪的研究分析

2017/04/25 147

    水下潜标系统是对海洋环境监测的重要技术装备,可在恶劣的海洋环境下,无人值守的进行长期、连续、定点、自动的对海洋水文、气象诸要素进行全面综合的监测。潜标在海洋环境中布放工作,必然受到诸如海流、潮汐、风浪等海洋环境的影响,使潜标产生旋转、俯仰、倾斜等姿态变化,由于搭载潜标上的仪器设备大都需要潜标姿态稳定,因此,使潜标保持稳定状态是设计和布放需要研究解决的问题。本文介绍的姿态记录仪就是记录潜标在布放和水下工作期间的姿态变化情况,使研究人员能够结合当时的布放过程和海况等影响因素,研究分析潜标姿态变化的原因以及规律和提出相应的改进措施。

1 系统组成

    姿态记录仪的结构框图如图1所示。由于姿态记录仪要长时间在水中进行工作,只能靠蓄电池来提供电源,所以微处理器选用的是具有超低功耗的msp430单片机,姿态传感器选用的是三维数字罗盘HMR3000来采集潜标三维姿态变化信息,该传感器与其他传感器相比具有以下优点:带有电子常平架即使倾达40°,也能给出精确的航向;内部全部使用表面贴装元件,不含任何的移动元件,非常可靠和坚固;低功耗、小体积的装置带有非铁磁性金属外壳,便于安装固定;另外用户可根据自己需要设置采样频率。水压传感器选用的是GB-3000G对水压进行实时采集,利用单片机内部的AD转换模块实施数据的模数转换,以得到潜标所处水下深度。微处理器将采集到的水下深度以及姿态信息送入外扩的存储器SD卡中进行存储,以便对数据进行研究分析。

    水压传感器的作用。此设计选取水压传感器主要有三处作用:一是获得所处水下的深度;二是由于设备在被刚放入水中和快浮出水面时水体会产生明显晃动,因此在进入一定深度之前工作深度、姿态的信息没有参考意义,为了降低功耗,在这两个阶段罗盘是不工作的,即输出的电压值只有大于某一设定值,罗盘才工作,否则是不工作的;三是根据压力传感器的输出来判断设备是否出水,若输出电压值小于某一数值,则判断为出水,发出报警信号,工作人员前去打捞。

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