水槽式流速仪检定系统的可靠性研究

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转子式流速仪在水文监测中被广泛使用。为保证流速仪在测量流速时的精度,需要定期对其进行检定。本论文所研究的课题内容来源于水利部南京水文水利自动化研究所的科研项目——流速仪检定系统研究与开发。该检定系统竣工验收时能够达到我国检定一级标准,但在恶劣环境下长期大负荷工作后,各种干扰尤其是电磁兼容问题对系统的影响越来越大,检定系统运行的稳定性和可靠性有所下降,且维护工作量也随之增大。因此本文针对这些情况,重点对检定车电机驱动系统和检定车主控系统进行电磁兼容特性的研究,结合各自的实际情况和工作环境对其进行改进。在保证系统原有检定精度的前提下,尽可能的减小恶劣环境下,以电磁干扰、结构变形、机械振动、机械磨损、水阻波动等因素对检定系统的影响,增强系统的适应性和抗干扰性,提高系统运行的稳定性和可靠性,减少系统后期的维护和标定工作量。   本文涉及到的改进主要包括:   1、根据新的检定车辅助驱动方式(变频器+交流电机),重新设计布置电机驱动系统的控制柜和接线,采用屏蔽、接地、滤波等措施减少变频器对系统的电磁干扰,从电路硬件和软件算法两方面入手改进提高主辅驱动切换系统工作的可靠性。   2、改进检定车主控系统开关电源电磁干扰抑制措施,提高了自制电路板电磁干扰耐受性和系统软件鲁棒性,减少电磁干扰、饱和湿度等因素对系统运行可靠性的影响,使其在保证功能和精度的同时取得较好的可靠性。   3、改进检定车部分机械安装方式,并改进软件算法。将绝对位置的校验、测速轮光电编码器脉冲个数校验、测速轮光电编码器脉冲当量计算都纳入实时监控的范围,使检定车位置的测量更加精确可靠。   4、采用电压比较器构成自适应的流速仪信号采集电路,直接可靠地获得简单的0-1信号数据。采用自相关与互相关算法对信号进行处理,并通过仿真试验证明了此算法与原算法相比能够在保证精度的同时大大减少了系统的开销。
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