傳感器在潛水設備的應用

隨著(zhù)工業(yè)和國防技術(shù)的發(fā)展，潛水設備 在各種應用尤其在軍事應用上，對探測技術(shù)的高、精、尖的要求越來(lái)越高。在各種潛水設備的技術(shù)發(fā)展中，具有重要意義的潛水器充分的體現了這一點(diǎn)，為了提高潛 水器的深潛能力，潛水器都配備有綜合導航顯示控制系統，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，綜合導航顯 示控制系統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、準確地獲得潛水器的航行參數。在測量海水的溫度、電導率、壓力、深度、鹽度、聲速、密度等狀態(tài)參數方面，SBE 37-SI MicroCAT溫鹽深傳感器能 將上述海水的七種狀態(tài)參數測量于一體，而且在精度、體積、重量上都能很好地滿(mǎn)足系統設計的要求，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據采集過(guò)程進(jìn)行探討，對其中的傳輸格式不對應，不便于直接傳輸，提出一種可行的設計方案和思路，并給出一個(gè)已 經(jīng)得到應用的實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

1 SBE 37-SI MicroCAT溫鹽深傳感器在潛水器中的應用

潛水器的綜合導航顯示控制系統主要是應用組合導航技術(shù)和信息融合技術(shù)把各個(gè)導航設備有機地組合起來(lái)，在不改變各導航設備的情況下，采用濾波技術(shù)，對各種 導航信息進(jìn)行處理，實(shí)現各種導航信息互相取長(cháng)補短，提高導航定位精度;通過(guò)對導航信息進(jìn)行集中顯示，集中控制和綜合處理，可以實(shí)現最大限度發(fā)揮每一個(gè)導航 信息的作用，實(shí)時(shí)向使用設備提供全面的、最佳的導航信息。溫鹽深傳感器的作用是實(shí)時(shí)地測量海水的各個(gè)狀態(tài)參數，如溫度、電導率、壓力、深度、鹽度、聲速、 密度，發(fā)送到綜合導航顯示控制系統，然后顯示出來(lái)或者供其他設備使用。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量必須滿(mǎn)足航行 的要求;數據的刷新率必須滿(mǎn)足潛水器的要求;所測量得到的數據必須穩定可靠。SBE 37-SI MicroCAT溫鹽深傳感器在這些方面的性能都能達到，滿(mǎn)足導航系統的要求。

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，在國內還很少應用。如圖1所示，其外形尺寸為長(cháng) 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溫鹽深傳感器的測量準確度非常高，例如溫度范圍在-5到30°C，精確度達到 0.0001°C，能在水深7000米的高壓情況下也能測出所需要的精確的導航信息。SBE 37- SI MicroCAT與其它設備主要根據NMEA-0183標準來(lái)進(jìn)行串口異步通信，交換數據，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，測量數據的傳輸的速率也可由輸出的參 數選定，每次測量數據輸出的時(shí)間間隔范圍由1.15秒到22.19秒。

2 SBE 37-SI MicroCAT接口電路的設計

SBE 37-SI MicroCAT溫鹽深傳感器的輸出數據格式與一般導航設備的常用格式，例如GPS的數據格 式：$PASHR，POS，n，……，tt.t，vvvv＊cc［CR］［LF］，它包含起始符$，數據內容，代碼和標志＊，代碼和cc，數據終結符 ［CR］［LF］。而SBE 37-SI MicroCAT的輸出數據格式?jīng)]有起始符、代碼和標志以及代碼和。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作用，當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)送測量數據，必須給它發(fā)一個(gè)激發(fā)信號（數據 發(fā)送命令）才能觸發(fā)它。它的觸發(fā)信號是兩個(gè)回車(chē)換行字節（即0x0D、0x0A），但不能連續發(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 設定的格式和速率往外發(fā)送數據。

為了使溫鹽深傳感器輸出的數據格式與常用導航設備的數據格式保持一致，必須要設計一個(gè)數據格式轉換接口電路，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輸出數據的波特率，傳輸數據的更新速率;并接收來(lái)自它的數據，加上起始符、代碼和標志以及代碼和;如果數據中有空格，則將空格置換成零; 最后將數據輸出給綜合導航顯示控制臺。這樣，數據格式轉換接口電路一方面要處理控制指令的中斷和實(shí)現改變傳感器的波特率和數據更新速率，另一方面還要和傳 感器進(jìn)行串行數據通信