【摘 要】
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中国幅员辽阔,河流众多,因此河流的综合利用成为国家经济发展中不可或缺的一部分。河流的综合利用的前提是水文信息的获取,而河流水流量的测量是水文信息中的重点之一。目前使用的河流水流量测量方法中,水工建筑物测流法需要建造配套的量水建筑物且测量精度相对较低;传统的流速面积法虽然在测量精度上有了很大的提升,但需要人工测量河道截面积,费时费力。本课题就上述问题,研究设计了一种利用水声换能器的河道流量自动测量方
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中国幅员辽阔,河流众多,因此河流的综合利用成为国家经济发展中不可或缺的一部分。河流的综合利用的前提是水文信息的获取,而河流水流量的测量是水文信息中的重点之一。目前使用的河流水流量测量方法中,水工建筑物测流法需要建造配套的量水建筑物且测量精度相对较低;传统的流速面积法虽然在测量精度上有了很大的提升,但需要人工测量河道截面积,费时费力。本课题就上述问题,研究设计了一种利用水声换能器的河道流量自动测量方法,该方法能够自动测量河道截面积、流速,并计算出河流流量信息。本设计还对测量过程中可能出现的测量盲区提出了估算方法。本论文主做了以下研究:(1)根据河流流量测量的研究背景与发展现状,结合水文测量的实际情况,选用水声换能器来测算河流流量。(2)对河道截面积、流速以及流量的测量原理进行了系统地介绍,并提出了河流流量测量的总体设计方案。(3)测量系统硬件部分设计,主要包括微控制器STM32F407ZGT6及其相关电路、供电电源模块、用于激发水声换能器发出超声波的激发放大电路、用于超声波回波信号放大及滤波的处理电路、计时及温度采集电路、切换不同水层测流的声道切换电路、串口通信电路等。(4)测量系统软件部分设计,主要包括主程序的编写、计时模块、温度采集模块、声道切换模块、通信及显示模块等。在完成上述的硬件及软件设计之后,在实验室搭建了模拟场景对系统进行测试,测试结果表明,课题所设计的河流流量监测方法对比传统方法在操作性、稳定性等方面有明显的提升。
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