基于PSO21的電容式冰層厚度檢測系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、本研究是在2009年度高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金“基于空氣、冰與水的物理特性差異檢測方法在冰水情信息全天候自動監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用機(jī)理研究(項目編號：20091402110004)”和2009年山西省研究生優(yōu)秀創(chuàng)新項目‘GSM／GPRS黃河河道冰、水情及冰凌災(zāi)害遠(yuǎn)程遙測系統(tǒng)的研制(項目編號：80010402100171)”資助下進(jìn)行的一項技術(shù)應(yīng)用研究．海洋、湖泊、河流、水庫水冬季結(jié)冰是一種正常的物理現(xiàn)象，但是嚴(yán)重的冰凍災(zāi)害將給水上工程建筑

2、設(shè)施、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、水上運輸及作業(yè)的正常運行帶來不同程度的危害。近年來由于氣候變化異常，不斷發(fā)生的凌汛災(zāi)害，海冰災(zāi)害嚴(yán)重的影響了國民的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的正常生活，甚至威脅到人們的生命財產(chǎn)安全。實現(xiàn)冰凌和海冰的自動化檢測就可以對凌汛和海冰災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警，將災(zāi)害帶來的損失降到最低。冰層厚度是表征冰情變化的關(guān)鍵物理參數(shù)，本文應(yīng)用空氣、冰與水的電容特性差異的冰層厚度檢測原理，在對原有電容式冰厚傳感器進(jìn)行了改進(jìn)和完善的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一套基于電容數(shù)字轉(zhuǎn)換

3、器PS02]的電容式冰層厚度檢測系統(tǒng)。內(nèi)容主要包括以下幾個部分：
　　 ⑴通過查閱大量相關(guān)資料，對國內(nèi)外冰層厚度的檢測現(xiàn)狀和微小電容測量電路進(jìn)行了詳細(xì)的分析與研究，論文選擇了基于空氣、冰與水的電容特性差異的冰層厚度檢測原理和基于PS02 I電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電容采集電路。
　　 ⑵針對黃河冰凌監(jiān)測應(yīng)用實際，使用項目組原有的電容式冰厚傳感器和電容測量儀進(jìn)行了大量的工程現(xiàn)場檢測機(jī)理實驗，優(yōu)化了平行板電容傳感器的結(jié)構(gòu)，并通過電容

4、的理論計算和建模仿真．進(jìn)一步證明了基于空氣、冰與水的電容特性差異的冰層厚度檢測原理的可行性。
　　 ⑶在理論分析和實驗基礎(chǔ)一亡設(shè)計了新的冰層厚度檢測系統(tǒng)并編寫了相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件。檢測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用MSP430F169作為整個系統(tǒng)的主控制單片機(jī)，單片機(jī)控制片選電路依次選通平行板電容器的各對平行金屬電極，電容測量芯片．PS021將采集到的電容值通過SPI總線傳到單片機(jī)上，由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)的計算、存儲等各項數(shù)據(jù)處理任務(wù)．?dāng)?shù)據(jù)