Разработка и испытание программно-аппаратного измерительного комплекса
МАТЕРИАЛЬ НА ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Эффективность гидрологических изысканий и научных исследований в области прикладной гидромеханики во многом зависит от методики исследований и уровня измерительной техники, позволяющей получить достоверную количественную информацию об изучаемых процессах.
Начиная со второй половины ХIХ века, для измерения скоростей водного потока вошла во всеобщее пользование гидрометрическая вертушка – датчик дискретного действия. Принцип ее работы основан на том, что поступательное движение жидкости приводит во вращательное движение лопасти, посаженные на вертикальную (вертушки системы Прайса) или горизонтальную (вертушки системы Отта) ось, установленную неподвижно в некоторой части потока.
Для любого типа вертушек тарировочный график связи между скоростью потока и частотой вращения ротора вертушки сохраняет линейный характер в широком диапазоне измеряемых скоростей, что является одним из основных достоинств этого датчика.
Однако, как отмечает проф. М.А. Великанов [1], вертушка обладает рядом недостатков, к которым относят следующие:
· большие размеры и форму, способствующую нарушению скоростной структуры потока в сравнительно большом объеме;
· отсчет может быть получен только в момент прохождения лопасти мимо регистрирующего элемента, а не в произвольный момент времени, и поэтому результат измерения является сглаженным, периодом равным времени синхронизации;
|
|
|
· инерционность вертушки сравнительно велика.
Несмотря на перечисленные недостатки, проф. М.А. Великанов отмечает, что «…вертушка все же не может быть в настоящее время выведена из практики в отношении измерения пульсаций скорости и в особенности для рек, мы лучшего измерительного прибора не имеем и едва ли скоро будем иметь, а во вторых, простота конструкции прибора, а, следовательно, и ухода за ним, а главное, полная определенность тарировки…сохраняют ценность этого прибора иногда даже и в лабораторной практике».
В задачах гидрометрических исследований и, в частности, градуировки гидротехнических сооружений, возникает необходимость измерения расходов воды непосредственно в полевых условиях. Существует ряд упрощенных методик для решения этой задачи, однако они не позволяют достигнуть желаемой точности в свете современных требований задач водоучета и водоизмерения. Основной метод определения расхода воды – "площадь-скорость" связан с измерением осредненных скоростей течения во многих точках поперечного сечения потока и большим объемом вычислений по обработке опытных данных. Для быстрой и качественной обработки результатов измерений требуется применение средств вычислительной техники.
|
|
|
Решить эту задачу можно, объединив вторичные приборы измерения скоростей течения воды, имеющие на выходе прямоугольный сигнал в уровнях транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), с аппаратной частью персонального компьютера типа IBM. При использовании соответствующего программного обеспечения, комплекс позволяет решать следующие задачи:
· производить измерение осредненных скоростей течения потока с автоматическим выбором времени измерения;
· реализовать методику "площадь-скорость" для определения расхода воды в полевых условиях;
· оперативно производить градуировочные работы на водорегулирующих сооружениях;
· по результатам измерений определять не только осредненные скорости, но и другие кинематические характеристики потока;
· производить обработку измеренных данных непосредственно на объекте исследований параллельно с процессом измерений.
Данная система позволяет на порядок сократить трудовые, временные и финансовые затраты, а так же оперативно ликвидировать дефицит информации непосредственно на объекте исследований, который, в случае применения традиционных средств измерения, выявляется на этапе камеральной обработки опытных данных.
|
|
|
Для того чтобы соединить измеритель скорости с компьютером, необходим специальный модуль, который мы в дальнейшем будем называть устройством сопряжения (УС). Существует ряд соображений в пользу того, чтобы выполнить самостоятельную разработку оригинального УС, несмотря на все трудности этого пути. Перечислим некоторые из этих соображений.
Во-первых, если стоит задача сопряжения компьютера с уникальным внешним устройством, то вполне вероятно, что на рынке может просто не оказаться подходящих модулей. Во-вторых, стандартные УС очень часто проектируются исходя из их максимальной универсальности (а, следовательно, большого объема выпуска), что нередко приводит к их довольно высокой стоимости по сравнению со специализированными УС. Следовательно, разработка оригинальных УС в данном случае имеет определенный смысл.
Аппаратная часть
Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 91; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!