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非接触海浪潮位测量技术的研究
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摘要
潮位是海洋水文学的基本要素,是物理海洋学的重要的研究内容,是变化最快最大要素之一。在开发利用海洋过程及海洋防灾防害建设中,潮位要素扮演着非常重要的角色,也是海洋观测的重点观测对象。现有的潮位测量方法或多或少存在着测量精度低、自动化程度不高、环境适应能力低、成本偏高等缺点。本文基于光电检测技术,设计了适用于海洋环境的潮位测量系统,实现了对海水潮位的自动准确测量,测量误差不超过一个标尺码元,从而提高了测量的精度。
     本文主要完成了以下几个方面的工作:
     1、在分析各种测量方法的特点和发展现况的基础上,提出了非接触海浪潮位测量系统的整体设计方案。
     2、完成测量系统各部分的设计和研制。包括光学系统、CCD采集部分、嵌入式控制系统和数据处理单元。
     3、完成基于ARM7 LPC2214的嵌入式控制软件,提出了基于频谱滤波拟合的标尺自动判读算法。完成了上位机操作软件的设计和调试。
     4、完成了相关的测试实验,验证了非接触海浪潮位测量系统的功能和性能指标。
Tidal level, a basic element of the marine hydrology, one of the biggest and faster changing factors, is a important content of the physical oceanography. In the development and utilization of marine process, the tide element plays a very important role, and it is the focus target of the GOOS observation. The traditional manual method is not very satisfactory, which has the disvantage of low precision, low degree of automation, low adaptation to the environment, high costs, and so on. In this paper, an exact measurement system is designed for measuring the tidal levels and waves, based on the no-contact optical measuring technology, which is applicable to the complex marine environment. The system reached precise measurement of tidal levels and waves, the measurement error is less than one standard size, and greatly advanced the accuracy of the tide measurement.
     In this thesis, the main contents include:
     1、Based on the analysis of the various measurement methods and the status of the development, a set of method and system of measurement of the tidal levels and waves were schemed out.;
     2、Accomplished the design of all parts of the system, includes optical system, CCD acquisition department, embedded control hardware and data processing department;
     3、Completed the design and debugging of embedded software, presented an auto-reading algorithm of even-coding gauge based on the spectrum filtering and fitting, implemented the host machine software based on the ARM7 LPC2214;
     4、Verified the system functions and characters by analyzing the results of the experiment which reached the design requirement very well.
引文
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