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2500米极地冰下湖钻具自容式摄像系统研制

2500米极地冰下湖钻具自容式摄像系统研制

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作者：王彬彦杭州电子科技大学

学位级别：硕士

科学家在南极厚重的冰盖底下,发现一个巨大的冰下湖,其深度达到数千米,在冰下沉寂了数千万年之久,据科学家推测,冰下湖内部的水源极为纯净,且整个冰下湖还可能存在着新的微生物种。因此,南极冰下湖的科学考察有非常重大的意义。由于冰... 详细信息

科学家在南极厚重的冰盖底下,发现一个巨大的冰下湖,其深度达到数千米,在冰下沉寂了数千万年之久,据科学家推测,冰下湖内部的水源极为纯净,且整个冰下湖还可能存在着新的微生物种。因此,南极冰下湖的科学考察有非常重大的意义。由于冰下湖上方的冰盖极为深厚,所以需要用专业的冰下湖钻具设备进行钻冰,从而进入冰下湖。本文主要为南极科学考察设计一款自容式摄像机,搭载在冰下湖钻具的科学载荷平台上,与其他实验装置一起装配在冰下湖钻具的内部,既可以用来记录整个钻具的工作过程,也能拍摄冰下湖的湖中景象。本摄像系统采用DM368芯片核心板搭载在外围电路上,外围电路完成了电源模块、存储模块、以太网模块、视频输入模块、USB模块、调试串口模块等电路设计。并搭载了照明电路与加热电路。并完成系统主控板、LED电路板、加热控制板的PCB图绘制、焊接与调试。三块电路板均装载在长112mm,宽76mm的圆柱体水密外壳中。本文完成了对水密外壳材料的选型、前端观察窗透镜的选型,整个系统在Solidworks中进行了3D建模仿真。视频输入接口搭载小型CMOS摄像头,系统主处理器将采集到的图像进行H.264编码、图像增强等处理。拍摄的视频分辨率为720*576,视频传输帧率最高可达25帧。系统设计了上位机控制平台,通过网口通信,可查看摄像机实时拍摄内容,摄像机可在自容模式和在线模式中切换,在线模式中,可手动操作存储图像、视频、开关LED与加热丝,自容模式中,系统将自动工作,使拍摄到的视频信息自容储存到主控制板上的128G的TF卡中。本文所使用的摄像系统,已经在实验室内完成了模拟低温实验与模拟高压环境实验,实验结果表明该摄像系统可以在零下40℃低温情况下稳定可靠运行,且可在2500米的水深正常工作。此摄像系统装载在科学载荷平台,封装在冰下湖钻具上进行了联调,进行了钻冰实验。下一步将会到南极实地进行科学考察。

关键词：南极冰下湖探测自容摄像机冰下湖钻具深水耐压密封 DM368

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