基于相關(guān)法的徑流流速虛擬儀器測量系統(tǒng).pdf

1、本文以坡面徑流流速的測量為研究內(nèi)容，分析了目前各種徑流流速測量方法中存在的問題。由于對坡面徑流流速測量的研究中常采用室內(nèi)模擬坡面徑流的方法，所以研制了用于室內(nèi)模擬坡面徑流流速測量的光電傳感器示蹤法徑流流速測量系統(tǒng)，同時(shí)重點(diǎn)研究了基于相關(guān)法的虛擬儀器徑流流速測量系統(tǒng)，并對兩個(gè)測量系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。主要結(jié)論有： 1)利用示蹤法測量原理開發(fā)了光電傳感器示蹤法徑流流速測量系統(tǒng)，以聚苯乙烯泡沫粒子為示蹤粒子，克服了常用染色劑在流體中的擴(kuò)

2、散效應(yīng)和目視誤差，采用光電傳感器和虛擬儀器技術(shù)提高了計(jì)時(shí)精度。用該系統(tǒng)所進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果表明，用光電傳感器示蹤法測量室內(nèi)模擬坡面徑流流速是可行的。設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺能實(shí)現(xiàn)水沙循環(huán)使用，流速變化范圍可滿足工程應(yīng)用要求。通過試驗(yàn)得到了歸一化的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)K，在一定泥沙含量和坡度下該經(jīng)驗(yàn)系數(shù)可以認(rèn)為是一個(gè)恒定值，與泥沙含量無關(guān)。 2)光電傳感器示蹤法適用的泥沙含量范圍為0～400 kg/m<'3>、坡度為0～25°，測量系統(tǒng)最大相對誤差為2.29

3、％。該測量系統(tǒng)為室內(nèi)模擬坡面徑流流速的快速、準(zhǔn)確測量提供了一種新的和有效的方法。 3) 以相關(guān)測速理論建立了基于虛擬儀器測量技術(shù)的坡面徑流流速的測量系統(tǒng)。測量系統(tǒng)包括光電傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測量系統(tǒng)軟件部分。 4) 自制了適用于采集坡面徑流隨機(jī)噪聲信號的光電傳感器。選擇了傳感器發(fā)光和光接收器件，設(shè)計(jì)了調(diào)理電路和傳感器。研制的傳感器與液面距離為6～1.3mm范圍內(nèi)均能有效檢測到徑流流動隨機(jī)噪聲信號。 5)采用FF

4、T快速相關(guān)算法，將Ⅳ個(gè)點(diǎn)作相關(guān)運(yùn)算總的運(yùn)算次數(shù)從(N<'2>+N(N-I))降為(N+1.51og<,2>N)次，有效的提高了運(yùn)算速度。 6)相關(guān)法徑流流速測量系統(tǒng)適用的泥沙含量范圍為0～400 kg/m<'3>，坡度范圍為0～25°，最大誤差為4.8％，以流量法標(biāo)定系統(tǒng)后的最大相對誤差為3.61％，測量精度較高。測量系統(tǒng)準(zhǔn)確性不受泥沙含量和坡度影響，系統(tǒng)有良好的適應(yīng)性。 7)坡面徑流試驗(yàn)結(jié)果表明，相關(guān)法徑流流速測量系統(tǒng)