基于介質(zhì)溫度特性的冰層厚度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(huì)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(yùn)，對(duì)發(fā)電、供水，橋梁和沿岸建筑物都會(huì)形成極大的威脅。特別是冰凌形成時(shí)往往會(huì)影響航運(yùn)、增加水工建筑物的荷載，嚴(yán)重時(shí)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(duì)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(duì)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(xiàng)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(qiáng)度連續(xù)在線檢測(cè)原理研究“(項(xiàng)目編號(hào)：51279122)”的資助下，進(jìn)行了“基于介質(zhì)溫度特性的冰層厚度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析”課題的研究，完成了冰情檢測(cè)溫度鏈傳感器及其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(xiàn)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(chǎng)冰情檢測(cè)試驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)及工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，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(cè)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(cè)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(cè)量芯片 LTC2

4、983作為溫度測(cè)量主控單元，對(duì)PT-RTD和熱敏電阻兩類器件進(jìn)行了溫度特性對(duì)比實(shí)驗(yàn)。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選用熱敏電阻作為冰情檢測(cè)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(cè)溫度鏈傳感器核心器件進(jìn)行了高精度冰情檢測(cè)溫度鏈系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，完成了系統(tǒng)相關(guān)硬件電路的設(shè)計(jì)，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(cè)過程中涉及的被測(cè)介質(zhì)溫度分布規(guī)律特點(diǎn)，提出了運(yùn)用數(shù)學(xué)分析中聚