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风速流量采集系统设计

张媛  
【摘要】: 本文基于实际工程背景,详细介绍了一种风速流量采集系统的设计,包括系统设计的原理分析和软硬件设计等。 工程车辆(起重机、挖掘机、装载机、平地机等)在我国的基础建设中起到了很重要的作用,为了提高行驶和操作的安全性,空调的安装是很必要的。工程车辆空调的普及程度,标着者普通劳动者工作条件、也反映出一个国家的经济水平,因此近年来工程车辆空调的装载率在持续提高。为了保证空调的质量,必须了解其内部的流场分布。通过对流速和流量的测量,可以进行自动控制,实行能源管理,从而保证了质量,提高了效率。 本文主要设计了卡特彼勒公司定制的挖掘机空调的风速流量采集系统,提出了一种基于单摆法的流量测量方法,该方法的原理是基于流体阻力式的。通过对流体状态的分析,确定管道内的流场为紊流流场。 本系统利用摄像头采集了摆球在风力作用下的摆动角,根据力学相关原理求得其速度,再利用平均速度法间接求得了流量。 本文完成了硬件电路的设计,以Atmel公司生产的8位CMOS微控制器AT89S52为中央处理单元,以集成芯片L298为步进电机的驱动电路,用步进电机控制了图像采集系统在管道内的运动,从而测得了管道内各处的摆球摆动情况。 本系统对摄像头采集的图像进行了预处理,通过霍夫变换求得了风向角,再对其进行处理测得了风速和流量。 整体系统在实验室进行了流量测试实验,测试结果表明,该方法在测量风速和流量方面具有很好的效果。


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