基于平行螺旋传输线的形变分布式测量机理研究

地表或地下形变的分布式测量是地质灾害监测中的重要组成部分,以平行螺旋传输线作为传感器,结合时域反射(time domain reflectometry,TDR)的测量方式可实现较大形变的连续分布式测量。已知平行螺旋传输线被拉伸时特性阻抗会随拉伸量的增大而增大,通过对平行螺旋传输线的电路模型和电场进行分析计算,得出了拉伸量与特性阻抗的理论近似模型,TDR技术用于测量平行螺旋传输线的形变位置和特性阻抗的变化量,根据推导的理论模型可以获得特性阻抗变化量与平行螺旋传输线拉伸量的关系,将多条平行螺旋传输线铺设于待测区域,能实时监测待测区域的形变量和形变位置。     

虹吸排水自补偿降雨量测量装置

针对传统虹吸式雨量计虹吸时产生计量误差,在野外环境难以实现自动化测量的问题,本文设计了一种基于称重传感器的虹吸排水自补偿降雨量测量装置。通过称重传感器将降雨重量转变为电信号输出,经数据采集处理系统完成电信号的差分放大、模数转换和数据处理,得到降雨量。为了提高降雨测量精度,通过对虹吸过程实验数据的分析,建立了一种高精度虹吸补偿数学模型,消除了降雨随虹吸排水造成的计量误差。该装置通过太阳能供电和完善的电源控制方案实现了能量自给,可以在野外环境长期稳定工作。实验结果表明：虹吸补偿算法提高了降雨测量精度,该装置的降雨测量误差范围在1%以内,并实现了在线实时监测,具有供电方便、通信稳定、测量精度高等优势。     

槽罐安全阀在线校验装置的设计与实现

槽罐车安全阀作为罐体的主要泄压部件对罐车的安全运输起着十分重要的作用。为提高槽罐车安全阀校验的自动化程度,文章提出了一种槽罐安全阀在线校验的实现方法,完成了在线校验装置的设计与校验试验,给出了详尽的在线校验装置机械结构设计与原理说明。装置的硬件电路主要包含单片机控制系统、信号放大与滤波电路和电磁阀驱动电路等；下位机程序实现了对步进电机的控制、数据采集与无线传输；上位机程序实现了将数据的接收,并在显示界面绘制拉力和位移曲线,测量数据的显示与储存等。针对设计的安全阀在线校验装置对选取的安全阀进行了离线和在线校验试验,得到了校验装置校验安全阀的整定压力、拉力和位移变化曲线,离线校验的实验误差均在3%以内,对在线校验产生的实验误差进行了深入分析。     

高精度新型雨量测量仪的设计

针对在野外环境中如何实时且准确地获取降雨资料的问题,在综合考虑各类雨量计的原理、使用方法以及优缺点的基础上,设计了一种基于应变式压力传感器的新型虹吸式雨量计.它具有传统虹吸式雨量计功耗低、测量不受降雨强度大小限制的优势,能够通过压力传感器保证测量精度,且采用最小二乘法对虹吸过程中的降雨进行补偿.经补偿算法优化后的数据通过数据采集器上的GSM模块实现数据的远距离传输,从而大大提高了新型虹吸式雨量计的应用范围.     

新型虹吸式雨量测量仪的研制

设计了一种基于应变式压力传感器的新型虹吸式雨量计。新型虹吸式雨量计在保有传统虹吸式雨量计低功耗、测量不受降雨强度大小的限制等优势的基础上,又通过压力传感器保证了测量精度,还能对虹吸时的降雨进行补偿,并通过数据采集器上的GSM模块实现数据的远距离传输,从而大大提高了它的应用范围。     

全自动远程虹吸式雨量计的研制

针对在野外环境中如何实时、准确地获取降雨资料的问题,在综合考虑各类雨量计的原理、使用方法以及优缺点后,设计了一种基于应变式压力传感器的新型虹吸式雨量计.它具有传统虹吸式雨量计低功耗、测量不受降雨强度大小的限制的优势,并通过压力传感器保证了测量精度,而且对虹吸过程中的降雨采用最小二乘法的算法进行补偿.最后,经过算法优化后的数据通过数据采集器上的GSM模块实现数据的远距离传输,从而大大提高了它的应用范围.     

近海浅层气甲烷浓度原位在线监测方法与仪器研究

近海浅层气实时原位在线监测对海洋建设工程的安全施工至关重要。文章提出了一种基于薄膜界面检测的近海浅层气甲烷浓度实时原位在线监测方法并进行了仪器研究。设计的近海浅层气检测探头实现了浅层气与沉积物的分离、甲烷气体浓度的检测、测量数据传输至监测数据汇集节点。仪器的信号汇集节点将接收的测量数据无线发射到上位机的接收电路,上位机实现测量数据的处理、记录和存储。搭建的模拟沉积物试验装置利用一系列不同标准浓度的甲烷气体对所设计的气体探头进行了验证,测量结果的绝对误差均在-0.1%以内,实验结果表明设计的仪器具有优良的性能。最后选取了实际测量点完成了现场实时测量,实现了气体检测探头一次贯入海底、区域化、原位和在线浅层气中甲烷浓度有效监测。     

水中原油含量在线检测方法研究

油水混合物的原油含量在线准确测量对油井产量估算和油井开发寿命预测至关重要。文章提出了一种基于超声波原理的水中原油含量的在线检测方法,搭建了高精度的实验测量平台,并完成了实验测量。测量系统硬件电路主要包含超声脉冲发射与接收电路;系统软件完成了FPGA触发信号的产生、A/D采样、数据处理以及上位机显示等功能;实验平台包括超声探头、支撑架、固定架和实验器皿等。系统通过采集超声波回波信号并计算发射波和接收波之间的关系得到对应含油量,实验结果表明误差均在2.5%以内。对同一比例油水混合物实验重复性良好;实时改变油水比例,根据实验得到的数据与波形,实现了油水混合物中原油含量的在线实时准确测量。     

基于时域反射的分布式地表变形探测技术

地表变形探测技术对于提高地质灾害监测能力具有重要的现实意义.通过对现有地表变形测量技术和时域反射测量技术的分析,提出一种基于时域反射技术的分布式地表变形探测方法并设计了一种螺旋结构的时域反射测量电缆.这种电缆由平行线缠绕而成.通过理论分析和实验证明电缆可以将其局部拉伸变形转化为电缆的局部阻抗变化.通过观测时域反射测量仪反射波形的变化定位阻抗变化点从而探测地表变形点的位置.     

基于IGBT的刀柄热装装置的设计与实现

热装刀柄及其工具系统是高速加工工具系统的主要形式之一,由于其具有高精度、强夹持力、高平衡性等特点,在高速切削加工中得到了广泛应用。刀柄热装装置就是运用电磁感应加热原理,利用刀柄材料的热胀冷缩,对刀柄进行加热进而完成刀具的取出和放入。针对国内刀柄热装装置的空白,设计了一种基于IGBT的刀柄热装装置。该装置以IGBT为核心,设计了IGBT全桥逆变电路以及以IR2110为驱动芯片的驱动保护电路,研发了基于Maxwell电磁场分析的感应加热线圈,并给出了刀柄热装装置的整体框架以及具体实施方式,完成了整个装置的研制,最后实验验证了该装置可实现刀柄热装装置的功能,并经过大量后期优化实验建立了对应于不同口径刀柄的最优加热时间和最优加热频率的数据库。