基于介質(zhì)溫度特性的冰層厚度檢測系統(tǒng)設(shè)計與數(shù)據(jù)分析.pdf

1、冰凍是世界上高海拔、高緯度地區(qū)普遍存在的一種自然現(xiàn)象。北歐與亞洲的很多國家都存在不同程度的河冰問題。我國北緯25度以北的江、河、湖、海，冬季都有不同程度的冰情危害或嚴(yán)重的凌汛災(zāi)害。在渤海及黃海北部海域每年都會發(fā)生海水結(jié)冰現(xiàn)象。冰凍引起的自然災(zāi)害阻礙航運，對發(fā)電、供水，橋梁和沿岸建筑物都會形成極大的威脅。特別是冰凌形成時往往會影響航運、增加水工建筑物的荷載，嚴(yán)重時引發(fā)冰凌潰壩決口等災(zāi)害。凌汛災(zāi)害是最嚴(yán)重的何冰危害。
　　對海冰與河冰

2、的變化規(guī)律的研究在全球氣候系統(tǒng)研究領(lǐng)域和冰凌災(zāi)害的預(yù)防工作中都具有十分重要的基礎(chǔ)性地位，其中對冰的生消過程規(guī)律的研究是海冰與河冰問題研究工作中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。本課題在國家自然科學(xué)基金項目“基于空氣、冰與水物理特性差異的冰層生消過程與力學(xué)強度連續(xù)在線檢測原理研究“(項目編號：51279122)”的資助下，進行了“基于介質(zhì)溫度特性的冰層厚度檢測系統(tǒng)設(shè)計與數(shù)據(jù)分析”課題的研究，完成了冰情檢測溫度鏈傳感器及其系統(tǒng)的設(shè)計工作與冰情數(shù)據(jù)分析方法的研

3、究。主要的研究工作內(nèi)容包括：
　　(1)通過查閱相關(guān)文獻資料，分析、研究了作者所在科研課題組近幾年在完成黃河內(nèi)蒙段、萬家寨水庫等現(xiàn)場冰情檢測試驗中獲得的數(shù)據(jù)及工程應(yīng)用經(jīng)驗，確定了本課題的研究目標(biāo)與任務(wù)。
　　(2)以作者所在科研課題組研制成功的“R-T冰情檢測傳感器”為依據(jù)，分析研究了空氣、冰與水的電導(dǎo)特性和溫度特性，以介質(zhì)溫度特性為測量物理參數(shù)，開展了本課題的研究工作。
　　(3)選擇高性能數(shù)字溫度測量芯片 LTC2

4、983作為溫度測量主控單元，對PT-RTD和熱敏電阻兩類器件進行了溫度特性對比實驗。根據(jù)相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，選用熱敏電阻作為冰情檢測溫度鏈傳感器的溫度敏感元件。
　　(4)以熱敏電阻與芯片 LTC2983為冰情檢測溫度鏈傳感器核心器件進行了高精度冰情檢測溫度鏈系統(tǒng)的整體設(shè)計，完成了系統(tǒng)相關(guān)硬件電路的設(shè)計，并開發(fā)了相應(yīng)的配套軟件。
　　(5)在冰情數(shù)據(jù)的分析中，根據(jù)冰情檢測過程中涉及的被測介質(zhì)溫度分布規(guī)律特點，提出了運用數(shù)學(xué)分析中聚