同面多電極感應式冰層厚度傳感器及其檢測系統(tǒng)的設(shè)計與研究.pdf

1、本課題是在高等學校博士學科點博導類專項科研基金項目(2009140211 0004)、山西省研究生優(yōu)秀創(chuàng)新項目(80010402100171)資助下進行的一項應用基礎(chǔ)研究。
　　 冰層厚度的連續(xù)檢測是南北極科考、防災減災、水文、水電工程安全運行、環(huán)保氣象等領(lǐng)域急需的應用技術(shù)之一。在總結(jié)目前各種冰層厚度檢測方法優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，本論文提出了一種利用同面多電極感應方式實現(xiàn)對冰層厚度進行連續(xù)自動檢測的新方法。該檢測方法原理為：將同面多電

2、極傳感器垂直放置于檢測河道空間，傳感器某個電極被外施激勵信號(其余電極接地)激勵電極和接地電極之間形成散射電場，不同介電常數(shù)的被測物質(zhì)(空氣、冰、水)靠近散射電場時，電極上方電場強度會呈現(xiàn)不同的數(shù)值，通過分析測量電場強度的數(shù)值差異，可以確定各電極所處水平斷面被測物質(zhì)的物理形態(tài)(水、冰，還是空氣)，進而實現(xiàn)冰層厚度和冰下水位的自動檢測。針對這一新的檢測冰層厚度方法，論文進行了以下幾方面的研究工作：
　　 1.通過查閱大量資料，對目

3、前存在的冰層厚度檢測方法的優(yōu)缺點進行了比較，提出了使用同面多電極電場感應技術(shù)實現(xiàn)冰層厚度檢測的方法。
　　 2.采用理論分析、仿真實驗等多種手段對新的冰層厚度檢測方法進行了基礎(chǔ)理論研究，為同面多電極感應式冰層厚度傳感器的設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 3.在理論分析和仿真實驗基礎(chǔ)上，設(shè)計了專用的同面多電極感應式冰層厚度傳感器實驗裝置，并在實驗室中進行了大量的機理實驗，驗證了同面多電極感應方式實現(xiàn)冰層厚度檢測的可行性。

4、　　 4.針對工程應用特點，設(shè)計、研制了同面多電極感應式冰層厚度傳感器及其檢測系統(tǒng)，包括整個系統(tǒng)的硬件電路，軟件應用程序和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
　　 5.采用新研制的同面多電極感應式冰層厚度傳感器及其檢測系統(tǒng)，與黃河水利委員會寧蒙局科技人員合作，于2009.12-2010.3在黃河內(nèi)蒙頭道拐河道進行了為期四個月的工程應用試驗。試驗過程表明，新研制的同面多電極感應式冰層厚度傳感器及其檢測系統(tǒng)運行可靠，實現(xiàn)了各項預定的設(shè)計功能，通過對現(xiàn)場獲