基于超声波水面蒸发测量系统的研究.pdf

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1、第1期气象水文海洋仪器NO．12015年3月Meteor0l0gical，HydrologicalandMarineInstrumentsMar．20l5基于超声波水面蒸发测量系统的研究行鸿彦，雷修清(南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏南京210044)摘要：文章阐述了超声波水面蒸发测量原理，分析了测量误差产生的主要原因并探讨了误差补偿方法，提出了通过测量温湿度进行声速修正，以及利用最小二乘法补偿非线性误差以提高水面蒸发测量精度的方法。通过GPRS无线传输模块进行数据的远程传送，实现了水面蒸发的远程遥测。文章还介绍了整个系统的

2、硬件和软件设计，并进行了相关实验研究，实验结果表明：该水面蒸发测量系统实用性强、精度高、稳定性好。关键词：水面蒸发；超声波；误差补偿；无线传输中图分类号：P631．8文献标识码：A文章编号：1006—009X(2015)01-0001—05Researchonthesystemof’watersurfaceevaporationmeasurementbasedonultrasoundXingHongyan，LeiXiuqing(CollegeofElectronicsandInformationEngineering，Nanjing

3、UniversityofInformationScienceandTechnology，Nanjing210044)Abstract：Thispaperdescribestheprincipleofwatersurfaceevaporationmeasurementbasedontheultrasound．Andthemainerrorsourcesofthismeasurementanditscompensationresolutionsareanalyzed．Amethodofimprovingprecisionofthemea

4、surementofwatersurfaceevaporationisproposed，inwhichthetransmissionspeedofultrasonicwaveiscorrectedbymeasuringairtemperatureandhumidity．Thenon-linearerroriscompensatedwiththeleast-squaremethod．Inaddition，themoduleofwirelessdatatransmissionbasedonGPRSiSdesigned，whichmake

5、sitpossibletotelemeterevaporation．Thehardwareandsoftwareofthesystemareintroducedandsomeexperimentsaredoneinthispaper．Theresultindicatesthatthisappliedsystemhashigherprecisionandbetterstability。Keywords：waterfaceevaporation；ultrasound；errorcompensation；wirelesstransmiss

6、ion资源与大气气候等领域具有重要的研究意义，在0引言农林牧业中，对农作物的需水量的估算、土壤水分水面蒸发是自然界水循环的主导元素，在水平衡的研究以及自动灌溉系统额量的定制均具有分平衡中占有重要的地位。水面蒸发量不仅在水十分重要的参考价值。收稿日期：2014—11-03．基金项目：国家自然科学基金(批准号：61072133)，江苏省产学研联合创新资金计划(批准号：BY2o13007—02，BY2Olll12)，江苏省高校科研成果产业化推进项目(批准号：JHB2011—15)，江苏省“信息与通信工程”优势学科资助．作者简介：行鸿彦(1

7、962一)，男，博士生导师．研究方向为微弱信号检测与处理、仪器仪表．·2·气象水文海洋仪器目前，直接测量自然水面的蒸发还不现实，水高50cm的圆柱形桶，桶壁上端设有空气流通孔，文气象部门主要利用E601B型蒸发器间接测量底部带有平衡底座，底座上设有3个螺栓，通过调水面蒸发。基于E601B型蒸发器，一开始气象站节3个螺栓可将净水桶调至水平位置。静水桶和采用测针，于每天2O：00定时进行人工测量，结合蒸发桶通过连接管相连，形成一个连通器。超声El降雨量和蒸发池溢流量，计算日蒸发量。然而，波传感器和温湿度传感器安置于静水桶的顶端，这种测量

8、方法不但费时费力，而且不能测量蒸发它们在硬件电路的控制下工作。硬件电路中设有量的日变化过程。随着自动气象站的发展，蒸发GPRS无线传输模块，它可将测得的蒸发数据实量的测量实现了自动化，目前主要有浮子式、漏斗时传送给计算机终端。式以及超