傳感器在潛水設(shè)備的應(yīng)用

隨著工業(yè)和國防技術(shù)的發(fā)展，潛水設(shè)備 在各種應(yīng)用尤其在軍事應(yīng)用上，對(duì)探測(cè)技術(shù)的高、精、尖的要求越來越高。在各種潛水設(shè)備的技術(shù)發(fā)展中，具有重要意義的潛水器充分的體現(xiàn)了這一點(diǎn)，為了提高潛 水器的深潛能力，潛水器都配備有綜合導(dǎo)航顯示控制系統(tǒng)，確保潛水器能夠精確的潛航，順利完成各種水底作業(yè)任務(wù)。由于潛水器的體積和載荷的限制，綜合導(dǎo)航顯 示控制系統(tǒng)使用的傳感器必須體積小、重量輕、耐高壓，并且在功能上要能快速、準(zhǔn)確地獲得潛水器的航行參數(shù)。在測(cè)量海水的溫度、電導(dǎo)率、壓力、深度、鹽度、聲速、密度等狀態(tài)參數(shù)方面，SBE 37-SI MicroCAT溫鹽深傳感器能 將上述海水的七種狀態(tài)參數(shù)測(cè)量于一體，而且在精度、體積、重量上都能很好地滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，是一種非常適合用于潛水器上的傳感器。下面就有關(guān)SBE 37-SI MicroCAT溫鹽深傳感器在潛水器中的數(shù)據(jù)采集過程進(jìn)行探討，對(duì)其中的傳輸格式不對(duì)應(yīng)，不便于直接傳輸，提出一種可行的設(shè)計(jì)方案和思路，并給出一個(gè)已 經(jīng)得到應(yīng)用的實(shí)例進(jìn)行說明。

1 SBE 37-SI MicroCAT溫鹽深傳感器在潛水器中的應(yīng)用

潛水器的綜合導(dǎo)航顯示控制系統(tǒng)主要是應(yīng)用組合導(dǎo)航技術(shù)和信息融合技術(shù)把各個(gè)導(dǎo)航設(shè)備有機(jī)地組合起來，在不改變各導(dǎo)航設(shè)備的情況下，采用濾波技術(shù)，對(duì)各種 導(dǎo)航信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)各種導(dǎo)航信息互相取長補(bǔ)短，提高導(dǎo)航定位精度;通過對(duì)導(dǎo)航信息進(jìn)行集中顯示，集中控制和綜合處理，可以實(shí)現(xiàn)最大限度發(fā)揮每一個(gè)導(dǎo)航 信息的作用，實(shí)時(shí)向使用設(shè)備提供全面的、最佳的導(dǎo)航信息。溫鹽深傳感器的作用是實(shí)時(shí)地測(cè)量海水的各個(gè)狀態(tài)參數(shù)，如溫度、電導(dǎo)率、壓力、深度、鹽度、聲速、 密度，發(fā)送到綜合導(dǎo)航顯示控制系統(tǒng)，然后顯示出來或者供其他設(shè)備使用。為了確保潛水器航行安全和打撈搜救任務(wù)的完成，潛水器上的傳感器的測(cè)量必須滿足航行 的要求;數(shù)據(jù)的刷新率必須滿足潛水器的要求;所測(cè)量得到的數(shù)據(jù)必須穩(wěn)定可靠。SBE 37-SI MicroCAT溫鹽深傳感器在這些方面的性能都能達(dá)到，滿足導(dǎo)航系統(tǒng)的要求。

SBE 37-SI MicroCAT溫鹽深傳感器目前在國外大多在潛水器和潛艇中使用，在國內(nèi)還很少應(yīng)用。如圖1所示，其外形尺寸為長 43.69cm，最大高度為13.97cm，最大寬度為10.8cm，重量約2.9kg。SBE 37-SI MicroCAT溫鹽深傳感器的測(cè)量準(zhǔn)確度非常高，例如溫度范圍在-5到30°C，精確度達(dá)到 0.0001°C，能在水深7000米的高壓情況下也能測(cè)出所需要的精確的導(dǎo)航信息。SBE 37- SI MicroCAT與其它設(shè)備主要根據(jù)NMEA-0183標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行串口異步通信，交換數(shù)據(jù)，雙向傳輸。它的外部接口是EIA RS-232，傳輸波特率可選擇，范圍由1200bit/s到38400bit/s。發(fā)送的字符碼制為ASCII碼，測(cè)量數(shù)據(jù)的傳輸?shù)乃俾室部捎奢敵龅膮?數(shù)選定，每次測(cè)量數(shù)據(jù)輸出的時(shí)間間隔范圍由1.15秒到22.19秒。

2 SBE 37-SI MicroCAT接口電路的設(shè)計(jì)

SBE 37-SI MicroCAT溫鹽深傳感器的輸出數(shù)據(jù)格式與一般導(dǎo)航設(shè)備的常用格式，例如GPS的數(shù)據(jù)格 式：$PASHR，POS，n，……，tt.t，vvvv＊cc［CR］［LF］，它包含起始符$，數(shù)據(jù)內(nèi)容，代碼和標(biāo)志＊，代碼和cc，數(shù)據(jù)終結(jié)符 ［CR］［LF］。而SBE 37-SI MicroCAT的輸出數(shù)據(jù)格式?jīng)]有起始符、代碼和標(biāo)志以及代碼和。它還有一個(gè)很大的特點(diǎn)：SBE 37- SI MicroCAT溫鹽深傳感器的輸出有電平保護(hù)作用，當(dāng)它停電后重新通電啟動(dòng)，輸出電平為零，不會(huì)自主的向外發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)，必須給它發(fā)一個(gè)激發(fā)信號(hào)（數(shù)據(jù) 發(fā)送命令）才能觸發(fā)它。它的觸發(fā)信號(hào)是兩個(gè)回車換行字節(jié)（即0x0D、0x0A），但不能連續(xù)發(fā)，必須要分兩次間隔兩秒發(fā)出，這樣才能將傳感器觸發(fā)，按照 設(shè)定的格式和速率往外發(fā)送數(shù)據(jù)。

為了使溫鹽深傳感器輸出的數(shù)據(jù)格式與常用導(dǎo)航設(shè)備的數(shù)據(jù)格式保持一致，必須要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換接口電路，它需要完成的工作有：首先獲得外部指令或自產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)命令發(fā)給傳感器，觸發(fā)傳感器; 然后接收外部指令改變SBE 37-SI MicroCAT輸出數(shù)據(jù)的波特率，傳輸數(shù)據(jù)的更新速率;并接收來自它的數(shù)據(jù)，加上起始符、代碼和標(biāo)志以及代碼和;如果數(shù)據(jù)中有空格，則將空格置換成零; 最后將數(shù)據(jù)輸出給綜合導(dǎo)航顯示控制臺(tái)。這樣，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換接口電路一方面要處理控制指令的中斷和實(shí)現(xiàn)改變傳感器的波特率和數(shù)據(jù)更新速率，另一方面還要和傳 感器進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信