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《太原理工大学》 2010年
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基于电容感应技术的定点冰层厚度检测方法机理与应用研究

窦银科  
【摘要】: 冰层厚度及其变化过程是研究冰层生消、开河冰塞、凌汛发生的基础性因素之一;海冰厚度是描述海冰状态最基本、最重要的参数;在南北极,海冰多年的冰厚变化是世界气候变化的“窗口”,是全球气候变化的指示灯;一直以来,冰层厚度都被认为是海冰或淡水冰最难监测的物理指标之一,实现定点冰层厚度的连续实时化自动监测更是冰层厚度检测技术的一道难题。 本文在总结目前各种实际冰层厚度检测方法优缺点基础上,提出一种基于电容感应技术的定点冰层厚度及冰下水位的检测新方法。论文对电容感应技术的基本原理以及利用这一原理实现对冰层厚度定点、连续自动测量的检测方法与实现途径进行了论述。 根据作者对国内外大量的文献资料调查结果显示,目前,国内外还没有研究人员对同面多电极电容感应传感器的电容和电场强度进行完整精确的数学推导,作者采用有限元仿真的方法对同面多电极电容感应的电场进行了仿真,详细直观地揭示了利用电容感应方式进行冰层厚度测量的机理;根据空气、冰与水具有不同的介电特性,提出了一种基于电容感应技术、通过对空气层、冰层和冰下水层电容值进行分层测量,进而实现对冰层厚度与冰下水位自动检测的新理论,新方法;为了实现分层检测的目的,作者设计、研制了独特的电容感应式冰层厚度传感器结构,为该项技术的应用实施奠定了基础;以新的电容感应式冰层厚度传感器为核心,作者融合了单片机,数字电子信息处理及移动通信技术中GSM短消息数据传输等电子信息处理技术,设计并研制成功电容感应式定点冰层厚度自动化无线实时监测系统;使用研制成功的电容式冰层厚度传感器及其检测系统在黄河内蒙河道进行了工程应用试验,获得大量的实验数据,通过对实验数据的详细分析研究,结合理论分析的结果,设计了分段平均值法和奇异普法的冰层厚度判断算法,并通过matlab编程实现,提高了冰层厚度判定的准确度,减小了误差。 本论文的研究成果可以应用于长距离输水工程明渠输水渠道、河道、水库、湖泊的冰生消过程,极地海冰、冰川表层、冻土层、北方地区近海海岸冰层等变化的定点连续自动监测,为北方地区冬季水文自动预报、河流冰凌灾害预报、水电设施安全运行、地质环境监测、冬季道路、航空、海港安全运行、冬季水库水量检测、极地科考等提供一种新的检测理论与技术实现手段,对水文预报、防灾减灾、冬季海航、极地科考等领域具有重要的理论研究和工程实用价值。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP274

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【引证文献】
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1 崔丽琴;秦建敏;韩光毅;张瑞锋;;基于空气、冰与水相对介电常数差异的电容感应式冰厚传感器[J];传感技术学报;2013年01期
2 樊晋华;窦银科;秦建敏;张瑞峰;;同面多极电容感应式冰层厚度传感器的设计及应用[J];数学的实践与认识;2013年05期
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1 赵晓东;多参数水分在线检测技术及系统研究[D];中北大学;2012年
【参考文献】
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1 顾李华;倪晋;;河冰水文研究的进展[J];安徽水利水电职业技术学院学报;2008年01期
2 沈永平,梁红;全球冰川消融加剧使人类环境面临威胁[J];冰川冻土;2001年02期
3 李桂芬;国际冰研究与工程专业委员会及冰工程学术讨论会简介[J];冰川冻土;2003年S2期
4 刘少刚;孟庆鑫;罗跃生;董晓璋;田勇臣;;任意结构形状的电容传感器原理和数学模型[J];北京林业大学学报;2008年04期
5 谢东;李昌禧;;同面散射场电容式砂含水量传感器的研究[J];传感技术学报;2008年12期
6 王涛,石林锁,陈新社,李亚奇;多谐振荡器在湿度测量中的应用[J];传感器技术;2003年09期
7 秦建敏,沈冰;基于冰和水导电特性的新型冰层厚度传感器[J];传感器技术;2004年09期
8 卢崇考,周明军;高分子湿敏材料功能设计[J];传感器世界;2001年03期
9 王野;邵秘华;谭靖;林小燕;陈燕;;海冰厚度测量方法及仪器的应用研究[J];大连海事大学学报;2006年04期
10 邵瑰玮;胡毅;王力农;易辉;;输电线路覆冰监测系统应用现状及效果[J];电力设备;2008年06期
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1 宁德亮;新型电容传感器测量流动湿蒸汽湿度的研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
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1 白国花;电容传感器测量电路的研究与应用[D];中北大学;2005年
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1 段景宽;倪新梅;汪根林;江平开;;接枝改性环氧树脂/不饱和聚酯互穿聚合物网络的研究[J];工程塑料应用;2009年07期
2 徐磊;杨一军;;最小作用原理求非同轴圆柱电容[J];安徽教育学院学报;2006年06期
3 张亚婷;;快速3D激光扫描技术中数据采集系统的设计[J];安防科技;2007年11期
4 陈美銮;李丰丽;孟庆霞;李洪伟;;多功能报警系统设计与实现[J];安防科技;2008年05期
5 许映军;王英;顾卫;姜平;陈伟斌;袁帅;;冶金工厂水资源利用的新途径[J];鞍钢技术;2010年01期
6 王战备;;基于EWB5.0的数字式时钟电路设计与仿真[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2005年06期
7 俞文英;;电子设备电磁干扰及电磁兼容设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年03期
8 沈广鸿,吴先良;提高无源非接触IC卡作用范围的有效方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2002年01期
9 谭恒;赵文晋;王伦;;东辽河分水期污染物通量估算研究[J];安徽农业科学;2012年01期
10 陶文海;状态分配规则及相邻状态链分配技术[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2004年03期
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1 王传礼;丁凡;许贤良;彭天好;;伺服阀用超磁致伸缩转换器驱动磁场的有限元分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 王军辉;;基于网络DNC数控机床采集的实现[A];2011年河北省冶金信息化自动化年会论文集[C];2011年
3 孙水孝;;炼轧厂炼钢工序转炉汽化系统改造设想[A];2011年全国冶金节能减排与低碳技术发展研讨会文集[C];2011年
4 李双双;;变频器调速系统在煤矿高强皮带中的设计及应用[A];煤炭机电与自动化实用技术[C];2012年
5 杨开林;;现代调水工程的水力控制理论[A];全国水资源合理配置与优化调度及水环境污染防治技术专刊[C];2011年
6 唐杰;许会;;二维微波场数值计算中网格剖分方法研究[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
7 资双飞;罗锡文;苗峻齐;王在满;;基于电容测量的施肥机监测系统研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
8 黄家蓉;王幸;;动态压阻传感器的设计与应用[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
9 郭炜;俞统昌;王建灵;;自由场压力传感器在测量入射冲击波压力和三波点中的应用[A];第四届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2006年
10 刘敏;杜刚;闫天瑜;;智能小车综合实验模块设计[A];北京高教学会实验室工作研究会2008年学术研讨会论文集[C];2008年
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1 刘少刚;基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
3 易煦农;人工电磁材料的光学特性及应用研究[D];华中科技大学;2010年
4 郭文敏;聚乙烯/无机填料复合材料非线性电导特性及机理研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 王海兰;乔木体水分的测试技术及其监测系统的研究[D];北京林业大学;2011年
6 范菊莉;人血小板冷冻干燥保存工艺的优化研究[D];浙江大学;2009年
7 郑罡;频域有限差分方法的改进研究[D];电子科技大学;2010年
8 胡永忠;微波阵列天线成像处理中干扰抑制及快速成像方法的研究[D];电子科技大学;2010年
9 姚善化;复杂矿井巷道中电磁波传播特性及相关技术研究[D];安徽大学;2010年
10 刘焕龙;饲料的吸湿解吸平衡规律和颗粒饲料冷却的模型拟合[D];江南大学;2010年
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1 张志华;弧形直线电机伸缩门及其控制研究[D];河南理工大学;2010年
2 李鹏;磁悬浮风力发电机转子系统的研究[D];山东科技大学;2010年
3 李国伟;基于电力线载波的采煤机监控通信系统的设计[D];山东科技大学;2010年
4 徐成功;智能CCD垂线坐标仪[D];山东科技大学;2010年
5 衡泽超;基于ATT7022B的三相多用户电能表研究[D];山东科技大学;2010年
6 杜守增;太阳能LED照明系统控制器的设计[D];山东科技大学;2010年
7 朱小锴;面向结构健康监测的无线传感器网络的研究与设计[D];浙江理工大学;2010年
8 杨兵;基于改进介电常数模型的沥青路面面层压实度反演[D];郑州大学;2010年
9 刘飞;基于Pro/E的装配公差设计研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 杨仁;化学回热循环与水系统仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 秦建敏,沈冰;利用水的导电特性对冰层厚度进行数字化自动检测的研究[J];冰川冻土;2003年S2期
2 李薇;张杰;李昌禧;;基于信息融合的双光路光纤式飞机结冰探测系统[J];传感技术学报;2009年09期
3 窦银科;李阳;秦建敏;;基于电场感应的冰层厚度检测传感器及其系统的研究[J];传感技术学报;2010年09期
4 翟宝峰,梁清华;检测粮食水分用的电容式传感器[J];传感器技术;2003年02期
5 丁英丽;基于电容式传感器的粮食水分测量仪[J];传感器技术;2003年04期
6 秦建敏,沈冰;基于冰和水导电特性的新型冰层厚度传感器[J];传感器技术;2004年09期
7 王兆华,高敬阳,董永贵;一种基于有源电桥的电容式粮食水分传感器[J];传感器技术;2005年11期
8 李庆先;滕召胜;罗志坤;;电容式水分传感器的非线性特性与改善方法[J];测试技术学报;2007年05期
9 蔡利民;孔力;;圆筒形电容式粮食水分传感器的数学模型与影响因素分析[J];分析仪器;2009年01期
10 景勇;丁岚;;电容式粮食水分仪的研究与设计[J];沈阳航空航天大学学报;2011年02期
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1 何毅;基于BP神经网络电容法刨花含水率测试仪的研究与开发[D];南京林业大学;2006年
2 李楠;相邻电容传感器设计及ECT技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
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1 孙继卫;宽频激励下粮食水分在线检测技术研究[D];河南工业大学;2010年
2 李阳;同面多电极感应式冰层厚度传感器及其检测系统的设计与研究[D];太原理工大学;2011年
3 曹海军;异形构件超声检测技术研究与系统设计[D];中北大学;2011年
4 杨荣辉;电容式粮食水分仪的研究[D];沈阳工业大学;2003年
5 王兆华;基于有源电桥的电容式传感器及其测量系统的研究[D];北京化工大学;2006年
6 程婷婷;电容式火药水分检测系统的研究[D];中北大学;2008年
【二级参考文献】
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1 任贾文;中国第3次南极内陆冰盖考察圆满成功[J];冰川冻土;1999年02期
2 郑本兴,赵希涛,李铁松,王存玉;梅里雪山明永冰川的特征与变化[J];冰川冻土;1999年02期
3 效存德,秦大河,任贾文,李忠勤;环北极地区冰川(盖)物质平衡研究进展[J];冰川冻土;1999年03期
4 陈亚宁,2,杨思全,李卫红;天山麦兹巴赫冰川湖突发性洪水分形特征研究[J];冰川冻土;1999年03期
5 姚檀栋;青藏高原中部普若岗日冰原的发现及其科学意义[J];冰川冻土;2000年01期
6 孙俊英;中国首次北极科学考察中的冰雪考察[J];冰川冻土;2000年01期
7 郑本兴;云南玉龙雪山第四纪冰期与冰川演化模式[J];冰川冻土;2000年01期
8 焦克勤,王纯足,韩添丁;天山乌鲁木齐河源1号冰川新近出现大的物质负平衡[J];冰川冻土;2000年01期
9 刘时银,丁永建,叶佰生,王宁练,谢自楚;高亚洲地区冰川物质平衡变化特征研究[J];冰川冻土;2000年02期
10 沈永平;1997/1998物质平衡年度全球冰川消融创新记录[J];冰川冻土;2000年02期
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1 丁喜波;电容式湿度传感器测试方法与测试系统研究[D];哈尔滨理工大学;2005年
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1 张瑜;高精度电荷校准仪的研究及动态测试专用集成电路的检测与应用[D];华北工学院;2004年
2 朱东琦;波形板汽水分离器中流场的数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 钱江波;蒸汽湿度测量方法研究及实验系统设计[D];华北电力大学(河北);2005年
4 窦银科;基于冰的微弱直流导电性的冰层厚度自动化观测系统[D];太原理工大学;2004年
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3 何燕冬;杨龙;彭涛;;电容式触摸感应技术中的电容物理学[J];电子产品世界;2009年08期
4 潘威炎;冰层下潜艇通讯中的电波传播问题[J];通信学报;1988年03期
5 张轶群;;手机设计超越“巧克力”[J];电子设计技术;2007年02期
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7 郑少华;;贝能科技专题PIC微控制器系列(六) 低成本电容感应触摸按键方案[J];电子世界;2008年02期
8 方献良;;基于A/D的电容触摸按键电路设计[J];宁波大学学报(理工版);2010年03期
9 杨雪梅;徐家品;;基于克里金法的开关阵列触点定位[J];通信技术;2009年09期
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2 张向培;孙波;王帮兵;唐学远;田钢;;南极冰盖等时冰层特性与分布的雷达探测研究[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年
3 黄焱;史庆增;宋安;;冰的温度膨胀力研究[A];2003年度海洋工程学术会议论文集[C];2003年
4 唐学远;孙波;张占海;;南极冰盖Dome A中心区域冰层年代-深度数值模拟研究[A];中国地球物理学会第二十三届年会论文集[C];2007年
5 谭宏博;厉彦忠;脱瀚斐;田宝聪;周满;;利用内翅片管冰蓄冷装置回收液化天然气冷量的实验研究[A];中国制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年
6 张伟光;;微波均匀化方法初步研究[A];第十届中国核靶技术学术交流会摘要集[C];2009年
7 于江;熊炎飞;王从银;曹禹;;冰介质内与冰层下爆炸破坏范围理论计算[A];第七届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2009年
8 张向培;孙波;李院生;王帮兵;唐学远;田钢;;东南极冰盖中山至Dome A断面冰层厚度的地球物理探测研究[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年
9 曾婷;华宇;黄长江;;电容触摸技术应用研究[A];第十九届测控、计量、仪器仪表学术年会(MCMI'2009)论文集[C];2009年
10 砂间良二;姚爱如;;大型食品冻干机水汽凝结器的设计及实验研究[A];全国第五届冷冻干燥学术交流会论文集[C];1997年
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1 邵馨莲;南极冰层下曾火山大爆发,它还活着?[N];新华每日电讯;2008年
2 记者 郑晓春;南极冰层正在显著缩小[N];科技日报;2001年
3 金晶;北冰洋冰层有多厚?科学家明年测量[N];新华每日电讯;2007年
4 记者 姚喜岱;上周特大事故六成以上是交通[N];中国安全生产报;2005年
5 记者 曹扬;澳大利亚研究发现:南极冰层总面积在扩大[N];新华每日电讯;2009年
6 刘妍;南极冰层下暗藏2434米高峰[N];中国海洋报;2009年
7 记者 潘治;新型冰层感应器问世[N];新华每日电讯;2003年
8 陈勇;美“卡西尼”飞船红外照片 发现土卫四上布满厚厚冰层[N];新华每日电讯;2005年
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10 谭薇 编译;南极洲冰层危矣[N];第一财经日报;2009年
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1 窦银科;基于电容感应技术的定点冰层厚度检测方法机理与应用研究[D];太原理工大学;2010年
2 唐相伟;道路微波除冰效率研究[D];长安大学;2009年
3 张承虎;提取冷水凝固潜热的换热理论与装置[D];哈尔滨工业大学;2008年
4 雷瑞波;冰层热力学生消过程现场观测和关键参数研究[D];大连理工大学;2009年
5 贾青;寒区平原水库护坡工程设计冰参数研究[D];大连理工大学;2012年
6 李春花;海冰在潮汐和波浪作用下的断裂机理研究[D];大连理工大学;2000年
7 秦建敏;基于空气、冰与水的电导率检测冰厚的理论与应用研究[D];西安理工大学;2005年
8 白乙拉;非光滑分布参数系统参数辨识及其应用[D];大连理工大学;2006年
9 范松海;输电线路短路电流融冰过程与模型研究[D];重庆大学;2010年
10 唐学远;基于雷达等时层的东南极Dome A冰层断代与晚更新世古积累率重建[D];中国海洋大学;2010年
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1 李阳;同面多电极感应式冰层厚度传感器及其检测系统的设计与研究[D];太原理工大学;2011年
2 崔玖菊;新型电容数字式冰层厚度传感器及其检测方法的研究[D];太原理工大学;2010年
3 陈哲;黄河河道断面冰水情自动测报系统的设计与应用[D];太原理工大学;2011年
4 袁忠根;一种基于PSoC的电容感应式触摸按键系统的设计与实现[D];上海交通大学;2007年
5 李玉明;电容塑膜厚度传感器及其在线检测系统研究[D];山东建筑大学;2012年
6 杜宇;基于CPLD的冰层厚度传感器的设计[D];太原理工大学;2008年
7 张宝莉;具有总线温度梯度自动检测功能的新型冰层厚度传感器及其检测系统的研究[D];太原理工大学;2007年
8 王文厂;大功率LED照明控制器的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 韩明;河流冰层对河岸热膨胀应力的可行性分析与计算[D];大连理工大学;2006年
10 刘波;冰层热应力非线性有限元分析[D];天津大学;2004年
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