深水超声波换能器设计

利用回声信号探测无声目标的原理,测量信号往返所需时间与在水中超声波声速的乘积,就可以确定目标所处的位置.根据该原理来探测海底微地形的高程数据,为此对适合于深海环境下工作的超声波换能器参数进行了理论分析与设计计算,该参数将为海底微地形探测系统提供技术依据.     

生物声纳探测机器人机械手关节控制设计

生物声纳探测仪在目标感知和识别的过程中,需要灵活的运动控制来采集目标在三维空间内的离散特征.针对生物声纳自然探测的运动需求和全地形机器人行走控制过程较复杂的特点,采用了机械手控制实现生物声纳探测仪的空间运动扫描.介绍了生物声纳探测方法,给出了机械手连杆坐标系和控制系统结构方案.提出了以STM32F103为微控制器的全地形机器人的机械手关节控制系统,并引入了模糊PI位置伺服控制策略,实现了对全地形机器人关节的实时精确控制.仿真结果验证了模糊PI位置伺服控制系统的可行性.     

多子阵高分辨海底地形探测算法及其FPGA和DSP阵列实现

针对多波束测深系统中高分辨海底地形探测问题,提出一种基于多子阵波束域MUSIC算法(Multiple sub-array beamspace MUSIC,MSB-MUSIC),它将多子阵波束域算法的稳健性与MUSIC算法的高分辨特性相结合,从而实现高分辨海底地形探测算法。同时针对高分辨算法运算量大难以实时实现的问题,设计了由6片DSP和2片FPGA(现场可编程门阵列)组成的并行处理系统用于算法的实时实现。海底仿真场景和湖上试验都验证了算法的有效性。     

营口港锚地多手段扫海综合测量方法及其实施

文章重点介绍了利用侧扫声呐、单波束、多波束集成系统开展营口港多个锚地水下地形探测的方法和过程,并将探测到的结果与调查收集和人工水下探摸的资料进行了比较,分析了水下地形的分布情况,不同探测方法得出的结果得到有力地互相印证,为港口锚地提供了详实的水文资料和有效的应用依据。     

基于TRIZ理论的微型探测机器人创新设计

对于严重的自然灾害以及意外事故,第一时间拯救生命成为目前各个国家研究的热点问题。地震、矿难发生后,由于地形复杂以及空间狭小,导致搜救人员不能及时发现和救助伤员。为此研究了TRIZ的基本思想和方法体系,通过使用冲突矩阵解决了探测机器人设计技术上的矛盾,设计出了一种适合在恶劣环境下探测生命体与地形特点的微型探测机器人,并利用现代机器人的研究技术,最终确定了机器人的整体结构与设计方法。     

用于微地形探测的超声波测距系统

介绍了一种基于超声波测距原理的微地形探测系统,重点阐述了超声测距系统的硬件电路设计和软件设计思路.在误差消除及盲区消隐方面,提出了有效的改进措施,提高了系统检测的精度及灵敏度.     

基于ADAMS的可变履带式井下探测机器人研究

针对煤矿产业生产过程中频发瓦斯、煤尘等爆炸事故,因救援不及时而造成较多人员伤亡的问题,设计一种可变履带式井下探测机器人,其行走机构能够实现翻越连续台阶、圆台地形、矩形凸台、梯形凸台、斜坡地形和沟道地形等,具有较强的对复杂地形的适应能力和爬坡越障能力;其转向机构能够克服履带式机器人转弯速度慢,转弯半径大,转弯效果差的缺陷,具有良好的对井下灾区现场地形的转向能力和平衡能力。再使其深入到井下灾区现场进行环境探测,将现场信息及时反馈到救援指挥中心,辅助指挥人员进行紧急决策,为制定救援方案提供依据,为救援工作提供通信平台,为煤矿井下探测工作提供参考。     

基于巨磁阻抗效应的新型微磁近感探测技术

在分析FeCoSiB材料的非晶丝物理特性和巨磁阻抗效应的基础上,通过对现有磁传感器电路具体形式和算法的改进,设计了基于非晶丝巨磁阻抗效应和谐振桥路的新型微磁传感器探测电路,保证了系统的高灵敏度、快速响应及低功耗等特性.同时,基于巨磁阻抗理论,提出了用非晶丝微磁传感器取代普通磁性元件,并采用DSP+CPLD进行数据处理的方法,确保电路的实时性,为今后微磁近感技术在电子探测和定位方面的改善与提高提供了技术支撑.     

Bathy2010P浅地层剖面仪在海洋工程中的应用

本文介绍了美国SyQwest公司生产的Bathy2010P浅地层剖面仪的工作原理及在海洋地层探测中的应用。Bathy2010P系统采用线性调频技术（Chirp）,高信噪比,商分辨率,发射声脉冲的重复性好,振铃与旁瓣得到很好压制。并应用SyQwest公司的水底探测跟踪算法,可靠的水底数字化技术,确保在陡坡地形和高噪声环境中实现卓越水底跟踪。     

深海采矿车颠簸状态下微地形探测点位置确定

针对采矿车深海作业的特殊性,基于航迹推算原理,建立了采矿车位置自测量推算系统。系统中利用三轴数字罗盘、角位移传感器和角位移变速器等,对车体姿态和外部环境进行测量,在所建立的车体运动模型基础上,实现复杂三维地形下颠簸车体坐标原点及地貌探测点真实坐标值推算。该系统能适应复杂工作环境,具有较高定位精度。     

基于STM32微控制器和CH438Q数据采集器的设计与实现

为有效解决深海资源探测传感器搭载数量以及控制系统小型化问题,结合STM32F103RCT6和CH438Q设计了一种能够在深海区域控制多种传感器并将实时探测到的数据进行分类存储的小型化数据采集控制系统。海上试验结果表明,数据采集系统工作稳定、数据完整,可广泛应用于各种海洋环境监测和深海资源探测系统的建设中。     

具有解耦功能的二维倾角模拟装置

星球探测车是人类进行星球探测必不可少的工具,为了对星球探测车在实验室内进行崎岖地形上的模拟试验,采用一个具有二维倾角功能的运动平台,并搭配不平路面的模拟来实现崎岖的地形模拟。通过深入研究运动平台的二维运动特性,发现两侧均采用曲柄导杆机构驱动,并同时进行两个方向的倾斜运动时,此空间机构的二维运动具有耦合特性,于是使用补偿铰链来实现对二维耦合运动的解耦。通过对提出的机构进行理论推导分析,并使用仿真与试验进行验证,最终实现了运动平台的两个方向上同时倾斜运动并互不干涉,为星球车崎岖地形模拟试验奠定了基础。     

高压海水液压系统密封技术研究

针对深海勘探装备中的高压海水液压系统密封设计缺乏成熟的设计准则和方法,根据大量试验结果和借助有限元分析软件,对高压海水液压系统管道和接头的选择提供了可行方案。当密封压力为60MPa时,组合垫圈只适用于直径小于20mm的密封,而O形橡胶圈既可用于小直径的密封,还可以用于大直径(不小于250mm)的密封。     

Novel gas-tight multi-sampler for discrete deep-sea water

The issues of how to quickly collect seawater samples and of how to make sure that those samples truly reflect the in-situ information on gas composition and concentration have therefore become a hot but difficult topic in the field of ocean technology.Most conventional seawater samplers only focus on collecting seawater itself,but take little consideration on gas preservation.A set of new oceanographic tools are presented for ocean resource exploration such as hydrothermal sulfide and gas hydrate,and for investigations on the processes and mechanisms of marine physical,chemical and biological evolutions.A gas-tight deep-sea water sampling system(GTWSS) is designed for the collection of deep-sea geochemical samples.This set of tools mainly consists of a conductivity temperature depth profiler(CTD),release devices and gas-tight deep-sea water samplers(GTWS).The GTWS is able to hold the gases in deep-sea water samples tightly,providing in-situ information on gas contents in the seawater samples and can be deployed on a routine wire-deployed CTD sampler for multi-layer discrete sampling of gas-tight seawater.Sea trials are performed successfully in 2008 and 2009,on a research vessel named HaiYang Si Hao in South China Sea,with the deepest trial depth 3 930 m.GTWSS is capable of quickly sampling 12 discrete gas-tight seawater samples(8.3 L per sample) during its single deployment.The head space method is employed to separate the gases from the seawater samples immediately after recovery of the seawater samples on the vessel.Field geochemical analysis is carried out by gaseous hydrocarbon sensors and an infrared gas analyzer.Results show that the concentrations of CH4 and CO2 in the seawater sampled by GTWSS are higher than those sampled by general non-gas-tight water samplers,thus confirming the gas tightness of GTWSS.Seawater samples can be collected quickly by using GTWSS,and GTWSS can keep the samples’ integrity quite well.     

深海油囊式浮力调节系统的研制

浮力调节系统是深海潜水器的重要组成部分,可用来补偿潜水器浮力变化和调整潜水器姿态,基于6000 m无人遥控潜水器浮力调节需求,研制了一套深海油囊式浮力调节系统。详细介绍了系统组成、工作原理及关键部件的设计,对关键承压部件耐压油舱进行了强度分析、稳定性校核和深海模拟压力环境测试。试验表明该系统能够向油囊排出60 MPa高压油,深海模拟压力试验结果显示油舱能够承受66 MPa压力,两项试验说明该系统可在6000 m深海进行浮力调节;此外还对系统进行了水池姿态调节模拟实验,进一步验证了该系统进行浮力和姿态调节的有效性和可行性。     

一种新型深海微生物多级膜取样系统

针对现有微生物取样系统存在的样品杂质含量高、微生物纯度低的问题,介绍了一种新型深海微生物多级膜取样系统,设计了一种多级膜过滤系统,能有效剔除杂质。使用三柱塞海水泵抽取水样,可伸缩的采集头设计能够实现对精确位置的采样,温度测量头可以获取采样点的温度信息。整个系统采用了模块化设计,特别适宜于科考实验中水下运载器的搭载运输。在2010年10月南海实验中,整套系统运行正常,实验结果表明系统达到了提高样品纯度的设计目的。     

基盘升沉补偿系统的设计和分析

针对深水勘察船的基盘升沉补偿系统进行研究.重点阐述无需专用能源,而利用海浪波动来储能和释放能量的被动补偿方法.介绍适用于深海的3种基盘被动升沉补偿系统的结构、工作原理和相关数学模型,并阐述补偿液压缸、补偿液压马达、蓄能器、重锤等主参数的选择方法.最后通过海深为3 000 m的算例来说明3种被动补偿方法的特点,为相关设计人员选用基盘被动升沉补偿机构和实际设计计算提供参考.     

深海分层气密水样采集系统的设计与应用

文章简述了深海分层气密水样采集系统近年来在国内和国际上的研究现状,重点介绍了深海分层气密水样采集系统的结构概况、特点、优势和创新点,并对该系统的应用前景作了讨论及展望。     

嵌入式系统基于GPRS的Internet无线接入设计

介绍了一种在ARM32位嵌入式系统中基于GPRS的Internet接入设计。方案采用ARMCPU来控制GPRS Modem，在PPP协议上实现了设计的小型TCP／IP协议栈。描述了系统硬件构成，介绍了无线数据通信中的点对点协议（PPP）以及适用于嵌入式系统的精简的Internet网络通讯协议TCP／IP的实现。该方案已成功应用于新型高性能汽车黑匣子产业化项目。系统具有体积小、功耗低、可靠性与性价比高等特点，并且具有良好的可扩展性和产品开发的延续性，对于需要在嵌入式系统中进行无线数据传输的场合有很好的借鉴意义。     

电火花微细加工系统研制

根据电火花微细加工的技术特点,设计研制适应电火花微细加工要求的伺服控制系统,微能脉冲电源和微细电极制造机构,整个系统工作稳定,能够较好地达到微细加工的要求.