高精度海洋重力測(cè)量理論與方法

內(nèi)容概要

由趙池航編著的《高精度海洋重力測(cè)量理論與方法》圍繞高精度海洋重力測(cè)量理論與方法展開研究，首先詳細(xì)論述了國(guó)內(nèi)外海洋重力儀的發(fā)展及研究現(xiàn)狀，其次建立了方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)誤差模型、石英振梁式重力傳感器原理誤差模型和基于時(shí)間序列分析理論的石英振梁式重力傳感器輸出信號(hào)模型，最后研究了基于估計(jì)理論的高精度海洋重力儀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理方法。
《高精度海洋重力測(cè)量理論與方法》可以供從事水下運(yùn)載工具(水下測(cè)量船、水下游覽船和水下自主作業(yè)機(jī)器人)導(dǎo)航專業(yè)的研究生參考，也可以作為從事海洋油氣田勘探和海洋地?zé)豳Y源勘察的工程技術(shù)人員的參考書。

作者簡(jiǎn)介

趙池航，男，1975年8月生，東南大學(xué)交通學(xué)院副研究員，博士，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事載運(yùn)工具導(dǎo)航理論與方法的研究工作。2004年9月畢業(yè)于東南大學(xué)精密儀器及機(jī)械專業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位，并留校任教；2006年3月至2007年2月，在韓國(guó)高麗大學(xué)從事博士后研究工作?，F(xiàn)主持國(guó)家自然科學(xué)基金1項(xiàng)、教育部博士點(diǎn)基金1項(xiàng)，作為主要研究人員完成國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)、江蘇省自然科學(xué)基金1項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外核心期刊和國(guó)際會(huì)議上發(fā)表論文20余篇。

書籍目錄

第一章　國(guó)內(nèi)外重力儀的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
　1.1　國(guó)外重力儀的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
　1.2　國(guó)內(nèi)重力儀的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
第二章　方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)誤差模型
　2.1　引言
　2.2　方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)動(dòng)力學(xué)分析
　2.3　無阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)誤差模型
　　2.3.1　無阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)基本方程
　　2.3.2　無阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)誤差模型
　　2.3.3　無阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)不水平引起重力傳感器測(cè)量誤差仿真實(shí)驗(yàn)
　2.4　水平阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)誤差模型
　　2.4.1　水平阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)基本方程
　　2.4.2　水平阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)誤差模型
　　2.4.3　水平阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)不水平引起重力傳感器測(cè)量誤差仿真實(shí)驗(yàn)
　2.5　小結(jié)
第三章　石英振梁式重力傳感器原理誤差分析
　3.1　引言
　3.2　雙音叉石英諧振器工作原理
　3.3　石英振梁式重力傳感器工作原理
　3.4　石英振梁式重力傳感器原理計(jì)算誤差分析
　3.5　石英振梁式重力傳感器測(cè)頻電路誤差分析
　3.6　石英振梁式重力傳感器線性化誤差分析
　3.7　加工工藝引起的誤差分析
　　3.7.1　撓性梁的加工誤差引起的差動(dòng)輸出誤差
　　3.7.2　雙音叉石英諧振器加工誤差引起的輸出誤差
　　3.7.3　質(zhì)量塊的質(zhì)心偏移引起的輸出誤差
　3.8　溫度因素引起的測(cè)量誤差分析
　3.9　小結(jié)
第四章　基于時(shí)間序列分析的石英振梁式重力傳感器輸出信號(hào)模型
　4.1引言
　4.2　石英振梁式重力傳感器輸出信號(hào)模型
　　4.2.1　石英振梁式重力傳感器輸出信號(hào)采集
　　4.2.2　石英振梁式重力傳感器輸出信號(hào)明顯周期項(xiàng)提取
　　4.2.3　去除明顯周期項(xiàng)后石英振梁式重力傳感器輸出信號(hào)趨向性檢驗(yàn)
　　4.2.4　去除明顯周期項(xiàng)后石英振梁式重力傳感器輸出信號(hào)趨勢(shì)項(xiàng)提取
　　4.2.5　石英振梁式重力傳感器輸出信號(hào)模型參數(shù)辨識(shí)
　　4.2.6　石英振梁式重力傳感器輸出信號(hào)模型的確立
　4.3　基于自適應(yīng)kalman濾波的石英振梁式重力傳感器輸出信號(hào)處理
　4.4　小結(jié)
第五章　基于估計(jì)理論的高精度海洋重力儀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理技術(shù)
　5.1　引言
　5.2　基于卡爾曼濾波的實(shí)時(shí)濾波技術(shù)
　　5.2.1　高精度海洋重力儀測(cè)量系統(tǒng)方程
　　5.2.2　自適應(yīng)卡爾曼濾波原理
　　5.2.3　仿真實(shí)驗(yàn)
　5.3　基于H濾波的實(shí)時(shí)濾波技術(shù)
　　5.3.1　H濾波原理
　　5.3.2　仿真實(shí)驗(yàn)
　5.4　高精度海洋重力儀測(cè)量值修正
　　5.4.1　厄特弗斯修正
　　5.4.2　橫向水平加速度修正
　　5.4.3　布格修正
　　5.4.4　潮汐修正
　5.5　小結(jié)
第六章　高精度海洋重力儀事后數(shù)據(jù)處理技術(shù)l
　6.1　引言
　6.2　多重小波基本理論
　6.3　多重小波特性
　　6.3.1　多重小波的正交性
　　6.3.2　多重小波的正則性
　　6.3.3　多重小波的對(duì)稱性
　　6.3.4　多重小波的高消失矩特性
　　6.3.5　多重小波的短支集特性
　6.4　數(shù)據(jù)信號(hào)的奇異性分析
　6.5　多重小波變換的數(shù)據(jù)預(yù)處理
　　6.5.1　重復(fù)采樣
　　6.5.2　信號(hào)對(duì)稱的延括
　　6.5.3　構(gòu)造預(yù)濾波器
　6.6　閾值討論及仿真實(shí)驗(yàn)
　　6.6.1　高精度海洋重力儀系統(tǒng)噪聲為白噪聲
　　6.6.2　高精度海洋重力儀系統(tǒng)噪聲為相關(guān)噪聲
　6.7　小結(jié)
第七章　總結(jié)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   加工工藝引起的誤差分析 振梁式石英重力傳感器一般采用各項(xiàng)異性蝕刻技術(shù)進(jìn)行加工，石英晶體的各向異性蝕刻有反應(yīng)離子蝕刻和化學(xué)蝕刻兩種方法。等離子體蝕刻技術(shù)利用的是等離子體取代化學(xué)腐蝕液，該工藝用作微機(jī)械加工所得到的外形不受基片的晶向控制，等離子體不會(huì)給微結(jié)構(gòu)帶來大的應(yīng)力，但設(shè)備比較復(fù)雜且很多參數(shù)必須控制。等離子體蝕刻的典型參數(shù)是氣體的性質(zhì)和流量、基片性質(zhì)和面積、電極結(jié)構(gòu)、激勵(lì)電磁參數(shù)和真空室的外形等，不同組合會(huì)產(chǎn)生不同的腐蝕過程。從微機(jī)械加工的觀點(diǎn)來看，腐蝕深度只有幾十微米是太有限了，要利用反應(yīng)離子蝕刻工藝來各向異性蝕刻幾百微米的凹槽還需要作進(jìn)一步的研究。因此，在我國(guó)現(xiàn)在加工工藝中，具有高速、各向異性和可選擇性的等離子微機(jī)械加工工藝還有待開發(fā)?；瘜W(xué)蝕刻技術(shù)是指石英晶體的蝕刻速度依賴于被腐蝕面的晶向，被腐蝕晶面的原子密度是決定因素，腐蝕速度最慢的對(duì)應(yīng)的是最密的面。 上述化學(xué)反應(yīng)式中的SiF4在室溫條件下是氣體，在有HF的溶液中來不及揮發(fā)便與HF生成絡(luò)合物。 腐蝕速率取決于腐蝕液的組成及溫度，腐蝕表面的性質(zhì)依賴于腐蝕液中的正離子的數(shù)量及溫度。帶H+的腐蝕液有臺(tái)階但無坑點(diǎn)，帶NH4+的腐蝕液有臺(tái)階和坑點(diǎn)（25℃時(shí)比55℃時(shí)的坑點(diǎn)少），帶K+的腐蝕液無臺(tái)階且在25℃時(shí)無坑點(diǎn)。最終石英片的厚度根據(jù)腐蝕時(shí)間來確定，這就要求精確監(jiān)控腐蝕液溫度，溫度變化1℃，腐蝕速率會(huì)產(chǎn)生0.1 mm／min的變化。因此，與離子體刻蝕技術(shù)相比，化學(xué)刻蝕的腐蝕速率快，各向異性好且成本較低。 石英振梁式重力傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)中的石英擺片，是由一批石英晶片加工而成，結(jié)構(gòu)完全相同，性能容易匹配。雖然其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是石英擺片具有三維結(jié)構(gòu)，厚度為幾百微米，且要求腐蝕速度的各向異性大，因此，利用化學(xué)蝕刻技術(shù)來加工石英擺片，包括：基片加工、沉積保護(hù)膜、光刻、化學(xué)各向異性刻蝕等工序。每一步都很重要，如果石英擺片表面缺陷多，表面有劃痕，腐蝕后這些劃痕會(huì)加寬加深，影響石英擺片的表面平整度；如果基片清洗不干凈，石英擺片表面的塵埃會(huì)減小石英與保護(hù)膜之間的附著力，保護(hù)膜附著力不好，會(huì)導(dǎo)致刻蝕石英擺片的失敗。但是，所有工序中最關(guān)鍵的是化學(xué)各向異性刻蝕工藝，其腐蝕速度取決于腐蝕液的組成及溫度，溫度越高，腐蝕速度越快。石英晶片的兩面首先進(jìn)行金屬化（鉻一金金屬層）處理，用光刻技術(shù)將石英晶片的金屬化層加工得到蝕刻掩膜。在這個(gè)情形下，石英晶片兩面的掩膜形狀是不同的，第一面是石英諧振器振動(dòng)音叉的掩膜，第二面是撓性支承的掩膜。

圖書封面

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