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基于非晶态技术的水下探头自由下降速度检测装置研究

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第一章 绪论

§1-1 课题研究背景

§1-2 国内外发展现状

§1-3 研究目标和基本方法

§1-4 本文主要工作

第二章 现有的速度测量方法及存在问题

§2-1 XCTD探头的工作方式

§2-2现有的测量方法及存在问题

§2-3 基于电磁检测技术的新方法

§2-4 本章小结

第三章 非晶态技术在速度检测装置中应用的理论基础

§3-1 非晶态技术

§3-2 非晶态合金的磁性特征

§3-3 电磁波在海水中传播所受影响的讨论

§3-4 本章小结

第四章 电磁检测系统的设计

§4-1 系统的总体设计

§4-2 信号发射端设计

§4-3 信号接收电路设计

§4-4 数据处理电路设计

§4-4 本章小结

第五章 改进思路及方法

§5-1 信号的频域分析及结果

§5-2 频率划分的方法

§5-3 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果

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摘要

众所周知,陆地资源日益减少,人类越来越重视海洋资源的开发和利用。目前,主要是通过投弃式探头探测海水的温度(T)、电导率(C)和盐度(S)等信息,而这些信息只有与深度值一一对应时,才具有实际意义。XCTD(船用投弃式温盐深测量仪)就是一种在船上使用的投弃式海水温盐深剖面测量设备。目前,XCTD探头测得的水深参数是通过由探头的形状和重量共同决定的下降速度公式计算得出,只要确定下降速度公式,通过计算,就能准备判断探头的深度。
  论文报告了XCTD等投弃式探头研究发展情况,分析了现有的探头下降运动速度公式的确定方法,并发现了其中存在一些问题。针对这些问题,提出了一种基于非晶态技术的电磁检测方法。 对非晶态磁性材料的优良磁学特性进行了研究,确定其可以作为速度检测装置中传感器的敏感材料。并且在理论上证明了低频电磁波在实验装置内传播时基本波长基本不衰减。利用非晶态磁性材料在弱交变磁场达到饱和状态时引起的微扰中富含的高次谐波为检测指标对象,对探头在实验装置中所处的位置定位,同时根据下降时间,确定探头在相邻两个线圈之间的平均速度,由于相邻线圈的距离很小,这一平均速度,可以看成是在某一时刻的瞬时速度。
  在硬件电路设计方面,以单片机为核心,由励磁发射电路、接收线圈、谐振放大电路、信号滤波处理电路、单片机以及其外围电路、LCD 液晶显示电路等部分组成,对其中各部分电路都给出了详细的分析和设计方法。
  通过仿真,证明非晶态磁性材料在饱和状态下引发的微扰中含有丰富的高次谐波。为了进一步减小相邻线圈的干扰,对信号进行更好的处理,提出了对数据进行按频率分组处理的思路和方法。
  最后对所做的工作进行了总结,并提出本次设计需要改进之处及未来的展望。

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