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基于DS18B20的温度梯度-厚度冰情检测传感器的设计与应用研究

更新时间：2020-03-26 05:37:30 大小：6M 上传用户：zhiyao6查看TA发布的资源 标签：ds18b20传感器 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

我国北方地区冬季河道结冰是普遍的自然现象。如东北松花江流域、黄河内蒙古段和新疆北部等纬度较高的河流。这些河道会出现结冰较早、开河较晚和冰层较厚等现象。最大冰层厚度可达1.6m。因此会造成冰凌等自然灾害。其主要原因是受寒潮影响强度大、影响早和时间长。种种因素导致对来年的开河不利，监测疏通不利等容易导致自燃灾害。

  近年来，世界各地研究组织都日趋重视高寒地区的冰水情研究工作。本文作者研究生阶段也参与到太原理工大学秦建敏教授的冰情课题组中，通过参加实验研究和工程实践，作者提出了一种检测冰情的新方法。根据高寒地区河流结冰时，河道冰情监测点垂直柱面内空气、冰与水三种介质所表现出的不同温度特性，本文设计了基于DS18B20温度传感器的高显示分辨率冰层温度梯度-厚度自动化检测传感器。本课题由国家自然科学基金项目“基于空气、冰与水物理特性差异的冰层生消过程与力学强度连续在线检测原理研究(51279122)”提供课题资助。传感器内部采用单总线结构，通过MSP430单片机的控制实现了温度梯度各检测点的数字化数据采集，使传感器具有结构简单、功耗低、抗干扰能力强等优点。我们将新型传感器安装在内蒙古三湖口黄河河道并进行了连续两个月的现场冰情数据采集试验。本论文详细阐述了基于新型冰情传感器的设计过程、现场实验和采集数据的分析。主要内容有:

  1.首先介绍课题研究背景和意义以及国内外现有冰水情检测技术现状，然后提出在现有系统基础上结合检测冰层温度梯度技术进行河道断面冰水情多点自动监测系统的方案，最后对流域冰水情检测技术的发展方向做了分析。

  2.对系统设计基于的物理特性进行了可行性实验分析，详细阐述了系统的组成方案。

  3.介绍温度传感器的发展状况，以及最后系统选用的DS18B20的特点、封装、内部结构、供电方式和通信时序等。

  4.对系统的硬件结构和软件流程进行了详细介绍。

  5.对系统的现场安装和实验所得的数据处理进行了介绍和分析。针对前几代冰情传感器难以准确判定黄河河道冰层下界面的问题，本文作者对采集到的冰情数据进行了详尽的分析，总结出一套判断冰层上、下界面的新方法。采用新方法判定的冰层厚度与试验现场人工测得的冰层厚度相同，证明该方法的正确性。

  通过对传感器获得...

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