STM32与MEMS器件组成的水文监测

2万 · 2019-9-2 14:05

资料浮标的常规监测项目包括:风速、风向、气压、气温、湿度(常规气象观测要素)以及波浪、水温、海流(海洋气象观测要素)等。通常，资料浮标需要测量浮标体的姿态信息，作为部分常规观测项目的校正和补偿依据。例如，部分资料浮标上创新的安装了多普勒三维海流计，用于测量海流的方向和大小，多普勒三维海流计的测量需要安装在浮标中的姿态传感器提供一个参考坐标系，以解算海流流速相对于大地坐标系的三维坐标方向。因此，设计制造一款应用于资料浮标的姿态传感器，有助于资料浮标扩大测量项目的研究，具有实际应用价值。

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早期的姿态传感器是以传统的惯性器件作为测量元件，导致姿态传感器具有价格高、重量大、结构复杂、稳定性差等缺点。随着微电子机械技术的全面发展，基于微电子机械技术生产研制的LV}MS陀螺仪、MEMS磁阻传感器和MEMS加速度传感器与传统的惯性测量元件相比，具有价格低、结构简单、重量轻、功耗低、稳定性高、节省系统资源、测量范围大、易于集成化等优点。基于MEMS器件构建小型化、低功耗和低成本的姿态传感器已经成为一个发展趋势，广泛应用于大型医疗设备、工业自动化、仪器仪表、智能机器人、汽车导航、工程机械、消费电子等领域[[3]。但是由于MEMS器件工作原理和制造工艺的不完善，造成MEMS器件具有一定的固有误差和漂移，因此MEMS器件必须组合使用以提高姿态传感器系统的精确性、稳定性和可靠性。

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常用坐标系的定义

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在姿态解算过程之前，微处理器首先使用定时器定时采集加速度传感器、陀螺仪和磁阻传感器的测量数据，数据采集的时间间隔为T，数据采集周期T越小越好，这样采集数据的采样曲线比较平滑，有利于结果的准确性。而且在使用四元数法解算姿态信息时，需要对采样周期内的四元数进行积分，积分时间为采样周期T，因此采样周期不能太大，否则将会增大姿态解算过程的误差，本系统设定的采集周期为lOms。为了保证系统可以实时连续的输出载体姿态信息，系统的姿态解算周期必须小于采样周期T，微处理器要在这么短的解算周期里完成原始采样数据的数字滤波、姿态解算、四元数解算以及数据融合等任务，这就需要微处理器具有优秀的数据运算能力。

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HMC5883L芯片以具有高分辨率的I}VIC118X系列磁阻传感器为核心部件，集成了用于消磁、自测和偏移补偿的置位、复位和偏置驱动器，以及最大输出频率可达160Hz的I2C数字接口。此外，该芯片安装了多个12位的模数转换器，该模数转换器具有较高的模数转换精度，在士8高斯的测量范围内可以达到5毫高斯的分辨率。I}VIC5883L磁阻传感器可以在低电压(2.16V3.6V)下稳定工作并具有超低的功耗(100uA)，符合海洋仪器对低功耗的要求。

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其他的资料……就不值当的发了没什么实际意义！
感兴趣的我们可以一起探讨！

只看该作者 · 2019-9-2 15:01

不错，学习学习下。

STM32与MEMS器件组成的水文监测

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