作者：白杰^1,2, 孟令军^1,2, 张慧慧^1,2

作者单位：1. 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051;
2. 中北大学 电子测试技术国家重点实验室, 山西 太原 030051

关键词：深海探测;倾角测量;高精度;补偿算法

摘要：

为满足深海资源的探测开发中倾斜角度精确测量的要求，设计一种高精度的倾角测量系统。系统包括以内置高精度温度传感器的加速度计MS9001.D和微处理器STM32为核心的硬件电路，以24bit A/D转换器ADS1251U采样、算法温度补偿和全双工异步通信为核心的下位机软件以及以NI为核心的LabVIEW上位机软件。实现基于MODBUS协议的RS485接口连接上位机，实时显示并将采集到的角度值按照系统时间存储于上位机。编写IIR数字滤波算法，充分抑制振动噪声干扰。实测结果表明：该系统倾角测量精度可达0.01，输出响应频率为2 Hz，具备环境温度补偿功能，满足实际深海作业需求。

Design of high-precision underwater dip angle measuring system

BAI Jie^1,2, MENG Lingjun^1,2, ZHANG Huihui^1,2

1. Ministrial Key Laboratory of Instrumentation Science & Dynamic Measurement, North University of China, Taiyuan 030051, China;
2. State Key Laboratory for Electronic Measurement Technology, North University of China, Taiyuan 030051, China

Abstract: In order to meet the requirements of precision measurement on angle of inclination in deep-sea resources exploration and development, a high-precision dip angle measuring system is designed. The system is made up of accelerometer MS9001.D with built-in high-precision temperature sensor and microprocessor STM32 as the core hardware circuit, the slave computer software of 24bit A/D convertor ADS1251U sampling, temperature compensation algorithm as well as full duplex asynchronous communication and the NI-cored LabVIEW upper computer software. It realizes the connection to the upper computer through RS485 interface based on MODBUS protocol to real-time display the angle values and store the acquired angle value in the upper computer by system time. The formation of IIR digital filtering algorithm is able to sufficiently suppress the vibration noise interference. The results show that the measuring accuracy of dip angle can reach 0.01° with output response frequency of 2 Hz, having the temperature compensating ability and meeting the demands for deep-sea operation.

Keywords: deep-sea exploration;dip angle measurement;high-precision;compensation algorithm

2017, 43(6): 70-74  收稿日期: 2016-06-15;收到修改稿日期: 2016-09-21

基金项目: 国家自然科学基金（61274103）

作者简介: 白杰(1990-),男,山西吕梁市人,硕士研究生,专业方向为电路与系统。

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