论文部分内容阅读
冻雨是一种冬末春初时期部分地区可以见到的严重的灾害性的天气现象。冻雨天气会给人们生活以及农业、工业、电力系统方面造成非常巨大的损失。如果能及时地监测到冻雨的发生,并发送冻雨信号,就能大大减少冻雨造成的损失,因此,冻雨传感器的开发和研究具有非常重要的意义。本课题中,冻雨传感器采用机械谐振基本原理来探知冻雨的发生。由于冻雨传感探头材料的磁致伸缩效应,传感器的探头始终在磁场驱动下产生轴向振动,当有冰凝结在探头表面时,探头的固有频率发生偏移,通过检测固有频率偏移量判断是否有冻雨发生。本文对磁致伸缩冻雨传感器的设计主要从硬件、软件两方面入手。在硬件电路设计方面,采用模块化的设计方法,分别设计了电源系统、控制器系统、信号放大电路、继电器控制电路、通讯接口电路、加热除冰电路、线圈驱动检测模块,并通过软件仿真和实际测试,对电路的参数和结构进行了优化,完成了PCB电路板的制作。在软件设计方面,编写程序实现了对冻雨传感器实验系统的控制,实现了相关功能;设计出了通讯系统,并编写了相应的上位机软件,实现了上位机与下位机数据的交互式通信。在硬件软件设计的基础上,搭建了冻雨传感器实验样机,进行了一系列的测试,结果表明样机达到预期的效果,证明了冻雨传感器电源及样机设计方法的可行性。论文最后对冻雨传感器的应用前景进行展望,并对样机的不足提出一些设想,为下一步研究开发提供一些参考。