单波束多探头超声波微地形探测系统研究

摘要

随着陆地矿产资源的日趋枯竭和人类对海洋认识的日益深化，大洋富钴结壳资源已经成为世界瞩目的2l世纪具有商业开发前景的战略资源。中国大洋矿产资源研究开发协会制定了《国际海底区域研究开发“十五”计划》和《国际海底区域研究开发“十五”立项指南》，将“钴结壳资源评价与研究”(DYl05-01)和“钴结壳采集模型机关键技术及装备研究”(DYl05-03-02)确立为开发研究的重点项目。 本文正是以国家关于国际海底区域开发的“十五”重点攻关项目“钴结壳采集模型机关键技术及装备研究”(DYl05-03-02)为课题背景，利用单波束回声探测技术研制了多探头超声波微地形探测系统。该超声波微地形探测系统将所探测到的高程数字实现可视化并将之传送至采掘机控制单元。采掘机根据超声波地形探测器探测到下阶段所需要开采的地形，计算最优切削深度，并自动调整螺旋滚筒轴心的浮动高度，以满足下一阶段与截割平面平行破碎的需要。 本论文的主要研究内容是： l、研制了下位机微地形高程数据采集系统。包括单片机数字处理系统、超声波发射电路设计；超声波接收电路设计；温度检测电路以及系统抗干扰电路设计。 2、开发了基于VB的上位机通讯应用程序。该应用程序可以实现数据的数字滤波处理：上位机和下位机之间的数据通信；数据的动态显示、存储、打印以及串行口设置等功能。 3、分析超声波测距引起误差的原因，对引起测量误差的因素进行修正处理，提高系统的测量精度。 4、对分体式超声波探头系统的测量精度进行实验研究。检验超声波测距系统的测量精度以及不同探测面对系统测量精度的影响。 5、对超声波探头的微地形探测精度进行了实验研究，通过实际微地形探测和重构试验验证微地形探测系统的的探测精度。 论文进行了具有理论意义和工程实践价值的创新性研究探索，为探测深海钴结壳微地形打下了良好的理论基础，并为将来实际钴结壳矿产资源开发设计中要建立的仿真模型提供了技术原型。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章短距离超声波测距系统研究

第三章微地形探测实验研究

第四章结论及展望

参考文献

致谢

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