冰層厚度檢測電容傳感器優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文論文題目論文題目：冰層厚度檢測電容傳感器優(yōu)化設(shè)計(jì)英文題目英文題目：OptimizationDesignofIceThicknessDetectionCapacitanceSens學(xué)位類學(xué)位類別：工程碩士研究生姓研究生姓名：王健行學(xué)號學(xué)號：201202421學(xué)科學(xué)科(領(lǐng)域領(lǐng)域)名稱名稱：控制工程指導(dǎo)教指導(dǎo)教師：王志春職稱職稱：副教授協(xié)助指導(dǎo)教協(xié)助指導(dǎo)教師：師：職稱：職稱：2014年6月7日分類號：分類號：TP212

2、TP212密級：級：公開UDC：學(xué)校代碼：學(xué)校代碼：1012710127內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文II摘要本課題是在內(nèi)蒙古科技大學(xué)創(chuàng)新基金（2011NCL009）的資助下進(jìn)行河道冰情檢測研究，主要針對電容傳感器在冰層厚度測量上的實(shí)驗(yàn)研究。冬季江河出現(xiàn)的冰凍現(xiàn)象對人類的生產(chǎn)生活帶來很大的影響。河道的冰情檢測在水文研究和災(zāi)害預(yù)警中占有很重要的地位。通過對河道冰層厚度的實(shí)時(shí)監(jiān)測能夠?qū)崿F(xiàn)對河道冰情的全方面檢測，而冰厚測量傳感器的設(shè)計(jì)在冰情檢測系

3、統(tǒng)中具有關(guān)鍵的作用。論文綜述了目前國內(nèi)外冰層厚度檢測的發(fā)展現(xiàn)狀，并在近些年提出的電容法測量冰厚的基礎(chǔ)上對傳感器和檢測系統(tǒng)做了進(jìn)一步的研究。論文對電容法測量原理進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并給出了新型冰層厚度測量傳感器的測量方法。利用有限元分析ANSYS軟件對新型傳感器進(jìn)行了模型的搭建和仿真結(jié)果分析，詳細(xì)直觀的揭示了電容感應(yīng)方法測量冰層厚度的機(jī)理，同時(shí)對電容傳感器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，實(shí)際制作了多種類型傳感器，并進(jìn)行了相關(guān)的冰凍實(shí)驗(yàn)，獲

4、取了大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)。一方面對電容法測量冰層厚度原理進(jìn)行了驗(yàn)證，另一方面為冰層判點(diǎn)提供了數(shù)據(jù)支持。在實(shí)際的測量過程中，存在著電容數(shù)值較小不宜測量的難題，論文中采用了ACAM公司最新的Pcap01芯片方案，有效縮小了檢測系統(tǒng)的體積以及大大提高了對電容數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和快速性。針對北方河道的應(yīng)用工程和物聯(lián)網(wǎng)背景，研制并設(shè)計(jì)了冰層厚度測量系統(tǒng)，包括了野外使用的電源供電系統(tǒng)，現(xiàn)場測量顯示電路，GPRS通訊電路，安卓平臺客戶端開發(fā)。在電容法測量冰

5、層厚度的檢測系統(tǒng)中，對冰層上下界面判別是一大難點(diǎn)。論文提出采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對冰層界面進(jìn)行判別，在Matlab平臺下進(jìn)行了相關(guān)的測試實(shí)驗(yàn)并給出了在MSP430單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)的方法。本論文的研究成果實(shí)現(xiàn)了對冰層生消變化整個(gè)過程的連續(xù)檢測，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠，可廣泛使用在河道、湖泊以及冰川表層等定點(diǎn)連續(xù)測量。適用于物聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展下的對河道冰情全覆蓋的檢測，在防災(zāi)減災(zāi)、冰情預(yù)警等領(lǐng)域具有重要的理論參考和工程實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：電容式