利用空气、冰与水的电容特性差异进行冰层厚度自动化监测的理论与应用研究

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1、太原理工大学硕士学位论文利用空气、冰与水的电容特性差异进行冰层厚度自动化监测的理论与应用研究姓名：程鹏申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：秦建敏20080501太原理．I：大学硕+研究生学位论文利用空气、冰与水的电容特性差异进行冰层厚度自动化监测的理论与应用研究摘要随着全球变暖的影响，近年来极地冰川和内陆高原消融幅度越来越大，给人类的生存环境、动植物的生长以及全球气候变化都有巨大的影响。在冰科：学研究及其他众多研究学科中，极地和高原冰川的冰层厚度都是研究的重点内容。另外，在我国北方地区的江河湖海在冬季存

2、在不同程度的结冰情况，影响了人民生活、水上运输、海上石油钻井平台及区部地区气候环境等众多领域。尤其是在2007年中，由于异常的雨雪冰冻天气的影响，我国南方的大部分地区也出现了大范围的冰冻现象，交通阻塞，输电设施倒塌，严重的影响了人民的正常生活和社会的生产发展。小课题针对日盏严重的冰川消融和冰冻灾害的问题，提出了基于空气、冰和水的电容差异进行冰层厚度自动化监测的方法和手段。本文将系统地介绍基于空气、冰和水三者电容差异进行冰层厚度测量的原理，方法和实现形式。首先，本文首先论述了课题研究的目的和意义，总结了国内外冰厚测量技术发

3、展现状，提出了课题研究的内容和方法。然后从基于空气、冰和水三者电容差异的机理入手，制作电容模型，进行了大量的电容机理实验，取得了大量实验数据。通过不断的实验改进和调整，最终验证了基丁电容机理进行冰层厚度测量的可行性和可靠性。本文在对目前应用中的各种电容测量电路进行分析讨论的基础上，根太原理工大学硕士研究生学位论文据前期的电容机理验证试验结果，确定了基于交流阻抗法的电容测量电路，霞，·j．i介绍厂这种方法的原理，组成部分和实现形式。设计了基于MSP430的冰层厚度自动化监测系统，系统包括单片机核心电路、电容测量电路、温度测

4、量电路、大容量存储电路，数据通讯电路等。具有低功耗、多功能、高精度的优点。关键字：电容模型，冰层厚度监测，交流阻抗法，电容测量太原理工大学硕士研究生学位论文THEORYANDAPPLICATl0NSTUDYOFAUTOM渔TICMEASUREM匣NTTOICE—LAYERTHICKNESSBASEDONCAPACITANCEDIFFERENCEABSTRACTUndertheinfluenceofg!oba!warming，inrecentyears，glacierofpolarandinlandplateaushave

5、beenmeltingmoreseverely,whichgreatlyeffectlivingenvironmentofpeople，theglowingofanimalandvegetableandglobalclimate．Inresearchoficescienceandotherfields，ice—layerthicknessofpolarandplateauglacierisgettingattention．Inaddition，residentlife，watertransport，offshoreoil

6、drillingplatformandlocalclimateareaffectedbyfrozensituationinvariousdegreeinnorthernaeroofChina．Especiallyin2007，duetounusualicyweatherofsleet，therewerelarge—scalefrozendisaster,trafficjam，collapsesofelectricityfacilities，whichseverelydamagenormallifeofpeopleandd

7、evelopmentofsociety．Formoreandmoreseriousglaciermeltingandicycalamity，oursubjectpi’oposesamethodandmeanstoautomaticallymonitorthicknessofice—layerbasedincapacitancedifferenceofair,iceandwater．Thepaperwouldsystematicallyintroducethetheory,methodandhowtorealize．Fir

8、stly，thepurposeandmeaningisdissertedwithcurrentmeasurementtechnologiesofice—layerthicknessintheworldandcontentOtoursubject．ThenbeginningfromtheIII太原理二fj大学硕士研究生