基本信息
- 项目名称：
- 水下多通道数据采集器的研制
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品所研制的水下多通道数据采集器，通过对集成电路高可靠性设计、集成电路低功耗设计、大存储量设计、水下密封及其集成封装技术研究、上位机接口软件设计、智能电路开关设计等关键技术的研究，推出一种适用于不同传感器检测范围和不同工作水深的多通道多参数数据采集器。 该作品能够采集1～8路化学、温度传感器信号，并且该系统能够在海底高温高压环境下进行数据传输和数据采集。需要开发的这个系统包括的组成部分有：集化学传感器与温度传感器为一体的数据采集电路、保证数据采集电路和传感器在深海正常工作的机械封装、与传感器数据采集电路配套使用的下位机软件和上位机软件，及这两个软件之间的通讯协议。 该作品非常适合于水下数据采集工作，可以应用于深海资源探测和海洋水体调查监测等领域。
- 详细介绍：
- 水下多通道数据采集器的应用面非常广泛，可以应用于深海资源探测、海洋水体调查监测以及河流污染监测及灾害预测等领域。 所研制的水下多通道数据采集器，通过对集成电路高可靠性设计、集成电路低功耗设计、大存储量设计、水下密封及其集成封装技术研究、上位机接口软件设计、智能电路开关设计等关键技术的研究，推出一种适用于不同传感器检测范围和不同工作水深的多通道多参数数据采集器。 该作品能够采集1～8路化学、温度传感器信号，并且该系统能够在海底高压环境下进行数据传输和数据采集。 主要技术指标： 1.接受传感器信号范围：-1250mV～+1250mV； 2.工作水深：0～3000m； 3.目标信号：1～8路； 4.采样间隔时间：5s～1min(任意设置整数时间，以秒为单位） ； 5.连续工作时间：≥20 days； 6.向计算机传输速率：9600 bps； 7.数据存储容量：≥32 Mbit； 8.与上位机接口方式：RS232。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、作品设计、发明的目的： 水下多通道数据采集器的应用面非常广泛，可以应用于深海资源探测和海洋水体调查监测，在海洋资源开发利用、灾害性天气预报等方面有着深远的社会意义。 二、创新点： 1．低功耗、大存储量设计是本作品研究的重要创新之一。 2．研制的水下多通道数据采集器具有非常大的深度范围和非常宽的应用场合。 3．将传感器数据的自容式存储和在线探测有机地结合在一起，具有原位长期观测的功能。 4.提出新的机械封装方式。 三、技术关键： 1．微弱信号的高精度数据采集 2．低功耗数据采集电路设计 3．大存储量数据存储技术 4. 新的机械封装方式 主要技术指标： 1.接受传感器信号范围：-1250mV～+1250mV； 2.工作水深：0～3000m； 3.目标信号：1～8路； 4.采样间隔时间：5s～1min(任意设置整数时间，以秒为单位） ； 5.连续工作时间：≥20 days； 6.向计算机传输速率：9600 bps； 7.数据存储容量：≥32 Mbit； 8.与上位机接口方式：RS232。
科学性、先进性
- 目前，国外已有一些公司在开发生产数据采集处理器，美国Sea Bird公司专门从事海洋水下数据采集处理器研究，他们所研制的CTD数据采集处理器畅销全球各地，并创造了可观的经济效益。国内目前尚没有专门生产制造水下数据采集处理器的企业. 随着我国海洋技术的发展，深海技术装备的广泛使用，水下多通道多参数数据采集器的应用必将会越来越普遍，因此，形成具有自主知识产权的产品非常有必要。 针对有几个方面的技术指标当前的研究成果并没有满足实际需要，在本作品中予以解决： (1)提高输入阻抗,本研究将提出一种高输入阻抗电路。 (2)降低功耗，满足更长时间的数据采集要求。 (3)提出新的机械封装方式 本作品具有低功耗、大存储量数据性能，性价比高，与国外国内同类产品相比具有价格优势，并且关键技术取得实际突破，可打破国外产品的垄断并且在国际市场上取得一定份额，可以形成相当规模的产业前景。
获奖情况及鉴定结果
- 于2008年6月，由浙江省计量科学研究院测试，并且通过技术分析测试。（附技术分析报告） 于2008年在中国大洋科学考察DY115-20航次第3航段及两项863项目“海底热液扩散流化学传感器及原位快速分析技术”、“海底热液蚀变物的高分辨率磁探测系统及技术研究”中得到应用，应用正常。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
作品可展示的形式
- 实物产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品技术特点和优势： 1.对常规水下传感器的测量范围进行归类分析，根据不同输入信号的测量值范围设计不同类型的信号变送器。将各模拟信号进行数字化，并通过RS232接口输出； 2.集成电路高可靠性设计，达到最佳试验效果； 3.集成电路低功耗设计； 4.大存储量设计； 5.提出新的机械封装方式； 市场分析： 水下多通道数据采集处理器应用面非常广泛，可以应用于深海资源探测和海洋水体调查监测，同时水下多通道数据采集处理器还可以广泛应用于我国的河流污染监测及灾害预测，对保障人民生活质量也具有重要意义。 本作品性价比高，与国内外同类产品相比具有价格优势，并且关键技术取得实际突破，可打破国外产品的垄断并且在国际市场上取得一定份额，可以形成相当规模的产业前景。因此，水下多通道数据采集处理器的成果应用及产业化前景十分看好。
同类课题研究水平概述
- 目前，国外已有一些公司在开发生产数据采集处理器，如美国Onset公司专门从事数据采集处理器的研究与开发，他们所研制的数据采集处理器涵盖了室内、户外、水下等多方面的数据采集处理系统；美国Sea Bird公司专门从事海洋水下数据采集处理器研究，他们所研制的CTD数据采集处理器畅销全球各地，并创造了可观的经济效益。 浙江大学流体与传动国家重点实验室也做了大量卓有成效的工作，研发的水下数据采集器曾搭载美国Alvin载人深潜器到深海作业，工作水深可以达到4 000米，具有4路化学传感器信号测量通道，性能良好。 针对目前海洋科学考察中几个方面的技术指标，当前的研究成果并没有满足实际需要，在本作品中予以解决： (1)提高输入阻抗，目前有些用于海洋科考的传感器输出阻抗可以达到 欧姆，但是一般仪器仪表的输入阻抗只在 欧姆左右，不能够满足高输入阻抗的要求，本研究将提出一种高输入阻抗电路。 (2)降低功耗，满足更长时间的数据采集要求。 (3)提出新的机械封装方式，原来的机械封装方式通过水密接插件将传感器信号引入测量电路，传感器与水密接插件信号线的连接方式比极麻烦，不方便更换传感器，在本研究中将通过新的结构设计予以解决。 国内目前尚没有专门生产制造水下数据采集处理器的企业，其使用还依赖进口，并且进口价格非常高。随着我国海洋技术的发展，深海技术装备的广泛使用，水下数据采集处理器的应用必将会越来越普遍，在这种情况下，完全依赖进口是非常不现实的。因此，形成具有自主知识产权的产品非常有必要。
