流速儀檢定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、水文監(jiān)測(cè)對(duì)水資源的開發(fā)利用、防汛抗旱等具有極其重要的意義。在水文監(jiān)測(cè)中，轉(zhuǎn)子式流速儀被廣泛使用。為保證流速儀在測(cè)量流速時(shí)的精度，需要定期對(duì)其進(jìn)行檢定。然而目前國內(nèi)流速儀檢定系統(tǒng)大多設(shè)備陳舊，技術(shù)落后，檢定精度和自動(dòng)化水平均較低?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是嵌入式技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和控制理論的日益成熟，為流速儀檢定系統(tǒng)的改進(jìn)創(chuàng)造了必要條件。受水利部中國東部水利水文檢測(cè)中心的委托，本課題的主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)出高精度、高可靠性的智能化流速儀檢定系統(tǒng)，滿

2、足行業(yè)需求。
　　 整個(gè)檢定系統(tǒng)分為水槽和軌道、檢定車、控制室三個(gè)部分，本文重點(diǎn)討論后兩者。檢定車車載系統(tǒng)采用多模塊設(shè)計(jì)方法，包括操作臺(tái)、變頻器、流速儀檢測(cè)和懸掛系統(tǒng)、檢定車低速運(yùn)行控制系統(tǒng)等模塊。各模塊按照一定的通信協(xié)議，并通過通信接口電路協(xié)調(diào)工作。
　　 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的嵌入式最小系統(tǒng)--LPC2214系統(tǒng)板。這樣，針對(duì)不同模塊功能就只需設(shè)計(jì)不同的外圍電路，提高了開發(fā)效率。操作臺(tái)核心控制器作為車載系統(tǒng)的核心部件

3、，控制其它車載模塊的工作并提供人機(jī)接口。文中從硬件和軟件兩部分進(jìn)行闡述，其中軟件方面嵌入了uCOS-Ⅱ，并引入了狀態(tài)空間搜索法，實(shí)現(xiàn)了智能的自動(dòng)檢定過程。
　　 控制室上位機(jī)采用C＃編寫，按照功能邏輯劃分出多個(gè)子界面，簡(jiǎn)潔明了，操作方便。利用多線程技術(shù)并依靠.NET對(duì)COM組件的良好支持，實(shí)現(xiàn)了Word、Excel形式報(bào)表的自動(dòng)生成。在處理檢定數(shù)據(jù)時(shí)，通過最小二乘法擬合繪制出高低速v-n曲線。其中低速段曲線采用了更加合理的回歸模

4、型，避免了手工繪制曲線帶來的誤差。
　　 文章最后討論了檢定車低速運(yùn)行控制系統(tǒng)。通過絕對(duì)位置和相對(duì)位置相結(jié)合的測(cè)量方法，檢定車獲得了更為精確的實(shí)際位置。在低速控制中，使用多倍周期測(cè)速法提高了車速檢測(cè)的分辨率，并通過模糊PID控制調(diào)節(jié)PWM輸出，抑制了檢定車的低速“爬行現(xiàn)象”，使檢定系統(tǒng)在0.01米/秒～6.00米/秒的車速范圍內(nèi)均具有極高的速度精度，特別是將低速段的車速精度誤差控制在了500左右。整個(gè)檢定系統(tǒng)在國內(nèi)同行業(yè)處于技術(shù)