基于相關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)，同時重點研究了基于相關法的虛擬儀器徑流流速測量系統(tǒng)，并對兩個測量系統(tǒng)進行了試驗研究。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

2、散效應和目視誤差，采用光電傳感器和虛擬儀器技術提高了計時精度。用該系統(tǒng)所進行的試驗結(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。設計的試驗臺能實現(xiàn)水沙循環(huán)使用，流速變化范圍可滿足工程應用要求。通過試驗得到了歸一化的經(jīng)驗系數(shù)K，在一定泥沙含量和坡度下該經(jīng)驗系數(shù)可以認為是一個恒定值，與泥沙含量無關。 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、準確測量提供了一種新的和有效的方法。 3) 以相關測速理論建立了基于虛擬儀器測量技術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，設計了調(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噪聲信號。 5)采用FF

4、T快速相關算法，將Ⅳ個點作相關運算總的運算次數(shù)從(N<'2>+N(N-I))降為(N+1.51og<,2>N)次，有效的提高了運算速度。 6)相關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)準確性不受泥沙含量和坡度影響，系統(tǒng)有良好的適應性。 7)坡面徑流試驗結(jié)果表明，相關法徑流流速測量系統(tǒng)