小型水下連續(xù)激光拉曼光譜探測控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、深海以其廣闊的空間、豐富的資源和特殊的政治地位日益成為各國關(guān)注的重要戰(zhàn)略區(qū)域。深海探測，尤其是原位、實時、連續(xù)探測，是開展深海研究、在深海競爭中取得優(yōu)勢的關(guān)鍵。目前，大部分深海實時、原位探測技術(shù)針對的是海底物理環(huán)境參數(shù)，對于海底化學(xué)成分的實時、原位分析基本依靠對特定組分的傳感器的開發(fā)，非常缺少針對海底多種環(huán)境和多種成分的化學(xué)分析測試手段。 研制一套應(yīng)用于海洋環(huán)境的小型低功耗原位激光拉曼光譜探測的控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)可搭載在水下運

2、載器平臺上，可進行深海海底多種物質(zhì)化學(xué)成份的原位分析。該控制系統(tǒng)軟件部分通過了兩個階段的設(shè)計和試驗，第一個階段是利用淺海和實驗室環(huán)境進行軟件試驗和性能測試，第二個階段利用自容式激光拉曼光譜控制系統(tǒng)進行深海探測試驗。本論文首先介紹了選題的背景和意義，然后介紹了激光拉曼探測原理，并分階段介紹了淺海和深海的軟硬件設(shè)計。作者的主要工作包括：①淺海試驗樣機的軟件設(shè)計和實現(xiàn)；②深海自容式系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計規(guī)劃。 在淺海試驗階段，該控制系統(tǒng)分

3、為水上甲板控制子系統(tǒng)和水下數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)兩部分。水上甲板控制子系統(tǒng)通過8芯電纜和水下數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)相連，通過RS485總線實現(xiàn)對水下部分的監(jiān)測和控制，通信協(xié)議基于MODBUS；水下數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)以PC104計算機為平臺，用MSP430單片機進行輔助控制，利用溫濕度傳感器進行艙體內(nèi)溫濕度的監(jiān)控，整個控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)基于C＃。淺海試驗表明，該系統(tǒng)能夠滿足水下激光拉曼光譜探測的控制和通訊要求，實現(xiàn)水下化學(xué)成分的原位測量。 在淺海試驗

4、樣機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，參與了深海探測控制系統(tǒng)自容式設(shè)計的整體規(guī)劃，其軟件的整體設(shè)計沿襲了淺海樣機軟件設(shè)計框架。 論文主要包括以下內(nèi)容： (1)水下數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)硬件平臺的搭建以及PC104計算機激光拉曼光譜采集軟件的開發(fā)； (2)單片機輔助系統(tǒng)和溫濕度信號采集系統(tǒng)的軟硬件平臺的搭建； (3)水上甲板控制子系統(tǒng)軟件的開發(fā)。 在深海自容式系統(tǒng)本文主要介紹了： (1)水下自容式系統(tǒng)硬件平臺的搭建