便携式矩形渠道自动测流装置的研究

根据伯努利方程,通过测出矩形渠道动水与静水压力之差可以测出流速,研究并设计了一种压力式流量传感器,并在此基础上设计了一套便携式矩形渠道自动测流装置。该装置根据流速面积法,采用自主研发的压力式流量传感器,整个传感器以具有A/D转换功能的STC12C5A60AD单片机作为主控电路,能够测出多点流速信号,并将其送入上位机进行处理,在上位机上可以输入渠道断面参数,最终在上位机以及二次仪表上直接显示出渠道的流量值,让人们直观地了解到当前明渠的流量,达到自动测流的目的。     

矩形明渠流速分布特征及其在流量量测中的应用

通过对明渠流速的水槽试验研究,建立了矩形断面明渠流速沿垂线分布的抛物线公式和流速横向分布的乘幂函数公式,拟合分析给出了流速分布系数的确定方法。实测渠道流速资料验证表明,所提出的明渠流速分布规律与实际分布一致。根据提出的明渠流速分布规律,给出了确定明渠流量的简易测定与计算方法,计算相对误差较小,可以满足明渠流量计量的精度要求。在此基础上设计了实用流量自动化测量系统,可以简化明渠测流工作量,降低测量成本、提高明渠测流精度,已在一些引水渠道中使用。     

基于水面一点法的明渠流量计算方法研究

针对当前接触式流速仪测流难度大的问题，提出了一种非接触式流量计算方法。由于渠道水流中垂线平均流速与断面平均流速近似相同，垂线平均流速与垂线水面处流速的比值为恒定值，因此可以通过该恒定值与中垂线水面流速、断面面积三组参数实现对明渠断面流量的计算。以东深供水工程某段矩形明渠为研究对象，对不同垂线上实测流速进行积分计算垂线平均流速，通过实测流速拟合抛物线函数流速分布公式计算垂线水面处流速，同时将垂线平均流速与垂线水面处流速的比值作为流量系数。结果发现，基于该流量系数的计算流量与实测流量十分接近，表明本文提出的水面一点法保证测流精度的同时能有效降低测流难度。提出的基于水面一点法的明渠流量计算方法具有较高精度，可为东深供水工程渠道流量实时监测及其他灌区快速测流提供理论依据。     

扑翼型仿生泵水装置设计与实验

针对平原河网地区细小枝杈河道存在的水动力不足问题,设计了一种扑翼型仿生泵水装置,以满足极低扬程工况下,大流量、高效率的输水需求。以金枪鱼尾鳍和矩形平板为基础建立了扑翼模型,利用有限体积法(FVM)和重叠网格技术对不同特征弦长和轮廓的扑翼开展三维数值模拟,并对比进行了尾鳍与矩形扑翼的泵水实验,结果表明：随着扑翼特征弦长的增大,周期内平均推力系数有所提升,但其泵水效率略微下降;而在相同面积约束下,具有尾鳍特征轮廓的扑翼相对于矩形扑翼提升了装置的泵水流量与效率,实验扑动频率为0.7 Hz时,尾鳍扑翼流场稳定平均流速为28.44 cm/s,较矩形扑翼的25.13 cm/s提升13.6%。     

扭矩式明渠测流方法的研究

针对北方灌区斗、农渠数量多、底坡缓且灌溉水流泥沙多的现状，提出了一种扭矩式明渠测流方法。为了探索在矩形明渠水流冲击作用下测流圆杆对固定点的扭矩、水深与流量之间的理论关系，应用圆柱绕流原理对圆杆测流模型进行理论分析，并结合流速面积法，得出扭矩、水深与流量之间的半经验关系式，并在室内矩形明渠中进行标定。试验结果表明，扭矩式明渠测流方法具有较高的测流精度，计算流量与实测流量之间平均相对误差为1.212%，最大相对误差为3.18%，相对误差均小于5%，满足灌区量水要求。该测流方法水头损失小、成本低廉，测流精度较高，为灌区量水提供一种新的测流方法。     

无阀压电泵流阻测试装置研究

无阀压电泵的泵送性能主要取决于管道系统中的正、反向流阻差值,因而对流阻的测试尤为重要。为此设计了能够实现自动或半自动上水功能的无阀压电泵流阻测试装置,该装置测试液体的流速范围较宽,易于分析、研究流阻作用规律;以半球缺阀为例推导了阻力系数公式;利用新、旧2种测试装置对半球缺阻流体无阀压电泵的流阻进行了测试并计算了泵理论流量,与试验流量的偏差分别为34.38%、117.33%。研究表明:无阀压电泵流阻测试装置极大地提高了流阻测试精度;能够进行流阻测试、分析、泵理论流量计算及试验流量的预测。     

明渠河道紊流特性试验研究

利用室内矩形水槽，精细模拟了5个工况下的槽内水流运动，借助三维超声波多普勒测速仪（ADV）量测了不同垂线、不同测点的瞬时流速。从4个角度拟合矩形断面明渠沿垂线的流速分布，并计算了测点三维相对紊动强度和雷诺应力，分析其变化特征。试验结果表明：⑴脉动流速基本符合正态分布，纵向流速沿垂线分布大体成J型，但在近水面处有稍许降低，横、垂向流速较小，在0附近徘徊；⑵通过4种公式拟合发现，对数公式d对本试验结果拟合最好；⑶横、垂向相对紊动强度比较小，而纵向要大得多，且变化幅度也较大，纵向相对紊动强度受流量和水量影响；⑷雷诺应力垂线分布基本符合三角形分布，随着流量的减少或水量的增大，雷诺应力垂线分布平均值变小。     

沼气工程产气量检测方法及装置

基于气体流速与流量的关系和理想气体定律,文章提出了两种检测方法,设计了两套沼气工程产气量检测装置。方法 1是利用沼气输气管道已预留的采样口,采用管道风速传感器测量沼气流速V,再测管道截面积S,流量Q=VS,最后换算成标准状态下的流量;方法 2是利用精密流量计和软体袋组成检测装置连接到沼气工程发酵装置,精密流量计可测量气体流量、压力和温度,通过理想气体方程PV=nRT推导出产气量计算公式。两种方法无需沼气工程安装流量计,克服现有测量方法精确度不高、适用性不广和测量值不具备横向可比性等缺陷,在不同温度和大气压下对沼气工程产气量测量结果准确可靠,可实现第三方无损检测。     

优化运行理论在泵站综合自动化系统中的应用

利用改进的神经元网络构建了泵站流量以及效率预测模型，并利用改进的遗传算法构建了泵站优化模型。将这两个模型应用到泵站综合自动化系统中，可以完成对泵站流量及效率的准确预测，并在此基础上实现泵站的优化运行。讨论了泵站优化运行理论在泵站综合自动化系统中应用的步骤和方法。     

基于单片机的鸭蛋破损声脉冲检测敲击装置

设计了基于单片机的鸭蛋破损声脉冲检测敲击装置硬件系统与软件系统；阐述了总体结构、箱体设计、敲击杆设计、单片机控制系统以及软件工作流程；通过红外发射接收接口，实现敲击频率与敲击力度的调节。该装置工作无噪声且性能稳定，为鸭蛋破损自动化检测提供了可靠的保证。     

穴盘苗移栽分段式不间断取放苗装置设计

为提高全自动移栽取放苗装置效率，减少取放苗动作，设计了一种自动化程度高的新型取放苗装置，并提出了取苗苗夹与运苗、放苗装置合一的方案，简化了移栽机取放、输送系统。同时，提出了使用无线控制方案，减少了运动部件间的有线连接，在实现控制结构轻量化的同时提升系统硬件稳定性。装置控制使用模块化设计，系统实现自动化与集成化，减化了被控对象和控制流程。试验结果表明：装置控制系统稳定，可以实现不间断取苗、投苗，选取移栽苗为辣椒苗，取放苗成功率90.6%。研究结果可为穴盘苗全自动移栽机设计提供参考。     

一种数字式超声无损检测装置的设计与实现

最近几年来,由于超声无损检测技术的发展以及计算机科学与技术、数据处理技术和自动化技术等相关技术的高速发展,超声无损检测技术的方向发展变得更加广阔。它的检测装置功能进一步提高,同时该系统的设计与实现也变得更加复杂。本论文中超声波检测依据A型脉冲反射方式的基本原理,设计并实现了一种基于“DSP＋CPLD”体系的结构数字式超声波无损检测装置,实现超声无损检测装置的基本功能。通过实验表明,该设计方法具有很高的先进性和可行性,该系统目前稳定运行。     

U型渠道板柱复合式流量量测装置水力特性数值模拟

为了发展节水农业、促进灌区高效用水、合理分配水资源,研发了一种携带方便、计量准确、可移动的U型渠道流量量测装置--板柱复合式流量量测装置.基于Flow-3D软件,采用RNG k-ε湍流模型,对板柱复合式流量量测装置水力特性进行了数值计算,并对模拟结果进行试验验证.结果表明:模拟得到的渠道水流横向流速、垂向流速及量测装置旋转角度与流量之间的关系与试验结果一致,且最大相对误差不超过5.4%;渠道自由液面横向流速从中心到近壁面呈现先增大后减小的变化趋势;渠道上游中心断面垂向流速从底部到自由液面呈现增大的变化趋势,而下游中心断面垂向流速却呈现先增大后减小的变化趋势,最大垂向流速位于自由液面以下某一位置;板柱复合式流量量测装置对渠道内水流最大影响范围是距量测装置上游0.35 m到其下游0.94 m之间的流场区域.     

数字式粮仓温湿度检测系统设计

粮情的实时检测关系到储粮安全,温湿度是粮食储藏过程中最为重要的两个因素。为此,针对检测储粮的温湿度,系统设计了基于以AT89C52为核心控制器件,以SHT11为温湿度传感器的检测系统;为了实现远距离上位机的实时监测,采用RS232/RS485转换接口器件进行电平转化,适应PC机串口RS232电平,将数据传输到PC进行显示,并实现了在软件中的仿真。     

液压机械传动平地机关键技术研究

液压机械传动装置是平地机中的重要组成部分,实现液压传动装置的良好运转需积极对系统进行技术化的改进。本文对液压机械传动平地机关键控制技术展开讨论,应用荷载自适应系统、变功率降低能耗这两项关键技术可以促进装置中的控制效能上升,供相关人员参考。     

基于稀释法的矩形明渠自动测流研究

为了探索基于稀释法的自动测流装置在矩形明渠中的测流精度及影响因素,利用YD-1H型盐度计测量示踪剂溶液投入前后矩形明渠水流的盐度变化,可得到各个时段水流的盐度值。基于稀释法的自动测流装置结合了YD-1H型盐度计与物联网云平台,自动测量水流盐度,从而得出流量Q=C_1V/∫■(C_2-C_0)d t。通过观察电磁流量计的流量以及对实验测流数据的分析,结果发现,基于稀释法的自动测流装置得到的流量与矩形明渠中实际流量平均相对误差在4%以内,符合明渠测流装置测量精度的要求,进一步证明了基于稀释法的自动测流装置的可行性,具有一定的推广应用价值。     

水力自动溢流堰在自动调控渠系中的应用

分析了渠系自动化的发展现状，介绍了水力自动溢流堰及其恒定水位的工作原理，并根据该装置良好的恒定水位性能，研究其在渠系自动化流量调控的应用条件和实现方法，其中对在取水口处应用和渠道中的联合运用两种方法作了进一步探讨。在渠道自动化上游控制中，能有条件地取代常用的水力自动闸门，可以实现真正恒定水位的目的，使得渠系自动调控方法简便，精度高。     

高性能低功耗智能流速流量仪系统的设计

为满足水文部门对河流流速流量测量多种的要求,在旋浆式流速仪基础上,设计了以P98V51为核心的高性能低功耗智能流速流量仪系统,介绍了该仪表的原理和软硬件设计方法并设计了上位机系统.应用表明,该流速流量仪实现了提高测量精度,降低仪表功耗,提高测量数据时效性,无纸记录,差水质条件下测量的要求.符合国家河流流量测验规范要求.     

汽车转向外拉杆总成环境疲劳试验台测控系统的研制

【目的】当前国内汽车转向外拉杆总成试验台存在机械传动结构复杂、试验参数通用性差以及自动化水平较低等问题。【方法】课题组设计了一种全新的汽车转向外拉杆总成环境疲劳试验台,取消了机械传动的四连杆运动机构,同时设计了全新的测控系统,采用工控机作为上位机,定制温控箱为试件提供高低温及湿度环境,三菱PLC作为下位机,通过伺服驱动器控制伺服电机旋转实现试件的转动与摆动,利用研华数据采集卡采集转动与摆动信息并反馈给上位机,最后对外拉杆进行测试,并以图表的形式显示测试数据。【结果】试验结果表明,该试验台测控系统满足试验要求。【结论】该系统机械传动结构简单、试验参数通用性强、自动化水平高,可以为国内相关同类产品提供一定的技术参考。     

土壤有机质检测自动化前处理平台设计与试验

针对传统人工土壤检测方法存在检测过程复杂、处理周期长、工作效率低等问题,提出了土壤有机质检测自动化前处理平台整体设计框架,基于此构建了土壤有机质检测自动化前处理平台,该平台以均一、稳定的机器操作完成土壤有机质含量的精确检测。平台主要由搬运机械手、温控消解装置、无损转移装置、电气控制系统等构成,同时通过构建组态软件调度系统实现各装置的协同工作,以流水线式作业方式完成土壤有机质自动化前处理。选取标准土壤样品对平台的稳定性和系统适用性进行试验,结果显示,该平台重复测试标准差不大于0.56g/kg,相对标准偏差不大于2.30%,相对误差不大于2.21%,检测结果符合农业农村部土壤检测指标要求。