本文關鍵詞：基于壓力傳感器的便攜式明渠自動測流裝置的研究

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【摘要】：近幾年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國正由農(nóng)業(yè)大國向工業(yè)大國的轉變，但我國依然是一個缺水的國家，尤其是農(nóng)業(yè)用水量占全國用水量的70%以上，水資源的短缺已經(jīng)成為制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個重要因素，傳統(tǒng)的量水制度不健全，而且對用水缺乏有效的管理，這些都是造成水資源大量浪費的原因。因此，對灌區(qū)用水進行實時監(jiān)測和科學有效的管理是灌區(qū)的發(fā)展方向，也是推動灌區(qū)自動化、信息化發(fā)展的重要措施。如何研發(fā)出自動化程度高、測流精確、價格低廉、性能穩(wěn)定、攜帶方便的測流裝置對明渠進行測流至關重要，也是我國實行最嚴格水資源管理制度的重要基礎。 本文根據(jù)灌區(qū)量水的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及目前的實際應用情況，，研究并設計了一種便攜式明渠自動測流裝置。該便攜式自動測流裝置根據(jù)流速面積法，采用自主研發(fā)的便攜式流量傳感器，測出多點水位、流速信號，并將其送入上位機進行處理，在上位機上可以輸入渠道斷面參數(shù)，最終在上位機以及二次儀表上直接顯示出渠道的水位、流量值，讓人們直觀的了解到當前明渠的流量，達到自動測流的目的。本文主要工作包括以下內容：（1）自主研發(fā)的壓力式流量傳感器 根據(jù)伯努利原理—流體的機械能守恒，即動能、重力勢能、壓力勢能之和等于常數(shù)這一基本原理，選用10組共20個壓力傳感器，兩兩一組，處在同一水平高度，即保證了重力勢能一樣：一個正對水的沖力，測出水流的動力勢能；另一個與水流方向垂直，測出這一點水流的靜水壓力勢能。最后根據(jù)伯努利方程算出流速。根據(jù)這一思路設計了該流量傳感器硬件電路，包括主控制電路、供電電路、信號采集電路、液晶顯示電路、通信接口電路。傳感器的軟件設計則采用了C語言對其進行模塊化編程，最終實現(xiàn)流量傳感器的功能。本便攜式流量傳感器具有攜帶方便、測量精度高、功耗低、集成化程度高、自動采集水壓信號、穩(wěn)定可靠。（2）上位機監(jiān)控軟件的設計 運用Visual Basic語言進行上位機軟件的編制，實現(xiàn)上位機對水位、流量信號進行實時監(jiān)控，以達到自動測流的目的。上位機監(jiān)控軟件具有以下功能：①適合不同斷面類型的明渠渠道水位、流量監(jiān)測，在上位機上輸入斷面渠道參數(shù)，選擇不同類別的流量計算公式，最終實現(xiàn)流量的計算；②能同時顯示水位深度與流量，并把這些數(shù)據(jù)保存起來，隨時查看。 整個裝置經(jīng)過實驗證明：自主研發(fā)的便攜式壓力流量傳感器具有便于攜帶、測量精度高等特點。整個裝置運行正常、可靠性強，基本達到了設計要求，有著廣泛的應用前景。最后指出了本裝置不足之處以及需要改進的地方，便于以后更加深入的研究。
【關鍵詞】：壓力傳感器 便攜式 明渠 自動測流 單片機
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TV133;P332.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 選題背景11
• 1.2 研究的目的與意義11-12
• 1.3 我國灌區(qū)量水研究現(xiàn)狀、存在的問題和發(fā)展趨勢12-16
• 1.3.1 國內外灌區(qū)量水現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 國內外測流裝置的發(fā)展及研究14-15
• 1.3.3 灌區(qū)量水存在的問題及發(fā)展趨勢15-16
• 1.4 本文的研究內容和技術路線16-19
• 1.4.1 研究內容17-18
• 1.4.2 技術路線18-19
• 第二章 便攜式明渠自動測流裝置總體方案的設計19-25
• 2.1 水位傳感器19
• 2.2 水位、流速的測量原理19-22
• 2.2.1 明渠均勻流水位測流法20-21
• 2.2.2 伯努利方程壓力測流法21-22
• 2.3 便攜式明渠自動測流裝置總體方案的設計22-25
• 第三章 便攜式明渠自動測流裝置硬件設計與研究25-43
• 3.1 壓力式流量傳感器的外形結構和原理25-28
• 3.1.1 傳感器的外形結構25-26
• 3.1.2 壓力傳感器的選取26-27
• 3.1.3 傳感器的流速、水位測流原理27-28
• 3.2 便攜式明渠自動測流裝置的結構設計28-29
• 3.3 控制電路的設計29-31
• 3.3.1 單片機的選取29-30
• 3.3.2 主控電路的設計30-31
• 3.4 供電模塊的電路設計31-32
• 3.5 信號采集模塊的電路設計32-37
• 3.5.1 檢測電路的設計32-33
• 3.5.2 選通電路的設計33-36
• 3.5.3 放大電路的設計36-37
• 3.6 液晶顯示模塊的電路設計37-39
• 3.7 通信接口的電路設計39-43
• 第四章 便攜式明渠自動測流裝置軟件的設計43-61
• 4.1 壓力式流量傳感器的程序設計43-57
• 4.1.1 程序語言與開發(fā)平臺的選取43-44
• 4.1.2 信號采集模塊的程序設計44-46
• 4.1.3 液晶顯示部分的軟件設計46-50
• 4.1.4 通信部分的軟件設計50-53
• 4.1.5 整個主程序的源程序53-57
• 4.2 上位機監(jiān)控軟件的設計57-61
• 4.2.1 編程語言的選擇57-58
• 4.2.2 上位機監(jiān)控軟件功能的設計58-61
• 第五章 便攜式明渠自動測流裝置的測試與應用61-67
• 5.1 系統(tǒng)的調式61-63
• 5.1.1 硬件調試61
• 5.1.2 軟件調試61-63
• 5.2 試驗部分和數(shù)據(jù)分析63-67
• 5.2.1 便攜式自動測量裝置測量水位和數(shù)據(jù)分析63-64
• 5.2.2 便攜式自動測量裝置測量流速和數(shù)據(jù)分析64-67
• 第六章 總結與展望67-71
• 參考文獻71-73
• 致謝73-75
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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9 熊中剛;蔣

本文編號：710366