冰厚测报仪及系统.pdf

太原理工大学
硕士学位论文
冰厚测报仪及系统
姓名:薛艺泽
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:马福昌;秦建敏

伯摘要述并指出了不足之处,然后全面介绍了本文的研究对象——本文首先对国内外冰厚检测系统的发展现状进行了论冰厚测报仪系统。本系统利用了水和冰的不同的导电特性,集成编译码的电特性,以及磁弦控电路等各项技术实现了一种新型的冰厚检测方法。在本文中,主要从两个方面对冰厚测报仪系统进行了介绍,首先介绍了系统的硬件ǜ衅鳌⒉杉硪恰⒚姘逑示电路缓蠼樯芰讼低车娜砑榭觯喊ㄖ鞒绦颉⒚胫卸程序、通信中断程序,这其中还对械哪诖媸褂们榭鼋行了介绍。本冰厚测报仪系统可广泛应用于渠道、河流、水库和湖泊冰层厚度、水位变化的自动检测中,为国家的水利系统提供可靠的数据,具有很高的社会推广价值。关键词:集成编译码,冰厚检测仪,串行通信,传感器太原理工大学倾宦畚
:太原理搜Ч藎:学位论文疭,.瑃琣,琲琣,瑃瑀,瑃,..痥痵,瑂’
第一章绪论课题研究的背景蒙·‘一々如的斑洲冰凌决堤就址。实例之‘⋯。仪仪‘犬时小盜凌汁雎冰冻现象普遍存在于我国北方地区,它给我国水利工程设施的运行带术影响。凌汛义威胁着沿岸人民韵生命安全,年月簕川发,卜任内的河水已淹没了内蒙古自治区乌海市乌达区桥西镇和乌兰乡龃澹个养殖场、养鱼场;#黾庸こВ茉置婊椒焦帧F中受灾农户近В丝嗳耍罅糠课莸顾凰劳龃笮∩余头;水毁乡村公路公里,扬水站龋液腿嗣裨斐蓃臣天的损失、从冬季水文水资源管理和水工结构物抗冰能力设计都需要了解冰的基本条件。而在受气象和水文条件控制的冰条件中,最直观且重要的指标之是冰的厚度及其变化过程。它是冰塞形成、凌汛发生和冰对结构物件。司力的基础。。。而其他相关冰指标,如冰的温度、强度等都相对简单并容易得到∽吖妤俊ⅰ⑽襪北方目前已运行的嗬胧渌::壹关汀首要问题。驯将启动的南水北调工程,其穿越北方地区,冬季藉冰在明渠段是不可避免的现象”’⋯。冰层厚度、冰下水位的现场自动检测在国内外都是~个尚未解决的难题。解决冰凌问题的理论和实践都需要冰事及其冰形成觇律‘“⋯饩鸵G筇岣弑碳觳獾某潭群妥远‘::太原里学颂貉宦畚
课题的确立国内外发展状况对网内外很少的几种检测冰层厚度的方法,凌汛对人民的生活、经济带来的㈠人灾难,以及此项研究课题的实际意义和应用前景等方面的相关文献进行了检索,并阅读了多篇文献,对国内外研究状况有了一定的了解,掌握了完成系统功能所具备的一系列基础知识,调研了检测冰层厚度方面的知识。!案杏κ数字水位传感器”及数字化水位检测系统已经在“万家寨引黄入晋调水工程”等多项大型水利工程中成功地进行了试验性应用,由此而获得年国家技术发明二等奖,使我国在利用水的导电特性进行水位检测的工程应用研究领域处于国际领先水平啊T诖嘶∩希菟⒈牟煌嫉特点和集成编泽码技术,设计了一种新型的磁弦控编译码数字检测电路,寻求‘种新的检测冰层厚度的理论和设备,实现对冰层厚度变化和冰卜水位自动化检测,达到掌握冰生消过程的目的。这一思路在固定冰层中是完全可行的。本系统着重介绍了一种新的设备和传感器来检测冰层厚度。由于人们对冰生消过程检测的程度和自动化水平的要求提高,以避免发生大的灾难。但是现在国内外很少有人对这方面进行研究。目前国内外冰觳饧际跤卸啵阂皇侵苯硬饬糠椒ǎ俏锢矸椒ā苯硬饬糠卣接测量法即人工测量法,它依靠人工凿冰或打钻直接测量冰厚和水位,我国北方水文站主要采用这种方法。它的优点是数据可靠,但缺点是劳动强度高、。太原理下人学硕学位论史
本研究课题的市场前景锢戆旆物理方法,如电磁学、声学。它们的优点是操作简单、迅速,但缺点是误差大。对于南北极冰厚度测量,物理方法的±的误差是可以接受的“””5ǘ杂诶嗨莆夜狈阶畲蟊穸刃∮那榭觯特别是冰生消过程资料应用悍涝旨踉执胧飧鑫蟛钍遣荒鼙还こ探纾芾斫绾涂蒲界接受和承认的。冰厚度物理探测方法的误差主要是来自冰性质对电磁波或声波的影响,但渤海海冰物理和力学性质研究成果表明冰的温度随时问和空问在不断地变化““⋯。,这种温度变化控制着冰声学性质、电学性质和光学性质的变化’’。所以物理方法测试结果就被复杂多变的气象条件和冰结构条件影响着,使得难以得到合理的方法消除和降低这些误筹。存气一冰一水系统中,水的性质相对最为稳定。回避气象和冰条件,依赖水环境来自动检测冰厚度将具有更广阔的前景。这在理论上有可行性,但在技术上由于过去缺少手段,所以没有从基础工作上寻求突破。渠道、河流、水库和湖泊冰层厚度、水位变化的自动检测在我国有广阔的应用前景:既氛莆毡纬晒蹋L岣呶夜琛⒈纬苫圃けㄑ绣的水平提供科学保证;通过安装技术的改进,实现对春季凌汛浮冰厚度的检测,为凌汛防