Лазерный измеритель параметров дождевых капель, работающий в проходящем свете
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
(+5 В).
Всякий раз, когда смежные провода замыкаются электрически проводящей жидкой каплей, потенциал заземленного провода повышается, в то время как на проводнике с положительной напряжением потенциал падает. Каждый провод соединен со схемой, которая реагирует на изменение потенциалов проводников - схема усиления.
Рисунок 1. Структурная схема цифрового дисдрометра со струнным датчиком.
Схема усиления реагирует на изменение потенциала проводника с положительным импульсом. После поступления на схему аналого - цифрового преобразователя этот импульс превращается в уровень логической единицы тем самым выделяются те провода, потенциал которых изменился. Схема сравнения срабатывает при появлении хотя бы одной логической единицы на выходе аналого - цифрового преобразователя, обеспечивая запись цифрового кода в регистр хранения. Устройство вывода данных предназначено для передачи данного цифрового кода в микропроцессорное устройство, например, в процессор Intel 8085. размер капли, попавшей на струнный датчик, определяется путем подсчета числа смежных проводов, чьи потенциалы изменились, точность определения размера капли данным устройством зависит только от конструктивных ограничений - интервалом между проводами и их диаметром. В отличие от зонда Стаббса, данный прибор обладает преимуществом прямого измерения, прост по конструкции и относительно недорог для производства. Также возможно проведение длительных измерений с большими выборками данных. Кроме того, цифровой дисдрометр не подвержен влиянию собственного заряда частиц.
Уже в последнее время в метеорологических лабораториях всего мира очень широкое распространение получили дисдрометры ударного типа с электромагнитным датчиком. Определение размера капель в таких измерителях производится в момент удара падающей капли воды о горизонтальную контактную поверхность. Типичным примером измерителя ударного типа служит прибор RD - 80, швейцарской фирмы Distromet Ltd.
Дисдрометр RD - 80 - это прибор для непрерывного и автоматического измерения распределения капель дождя по размерам, относится к классу измерителей микроструктуры осадков ударного типа с электромагнитным преобразователем.
Рисунок 2. Измерительный комплекс микроструктуры осадков RD - 80
Стандартный анализ пиковой амплитуды импульса дает распределение зарегистрированных капель дождя по размерам.
Основной принцип работы прибора основан на трансформации вертикального импульса, сталкивающего с поверхностью капли дождя в электрический импульс, амплитуда которого является функцией диаметра капли.
Дисдрометр RD - 80 состоит из 2-х основных модулей, внешнего датчика и микропроцессорного блока. Микропроцессорный блок подключен к персональному компьютеру, посредствам интерфейса (RS 232 С). На рисунке 2 представлена блок схема дисдрометра ударного типа. Она более подробно описывает состав и принцип взаимодействия функциональных модулей датчика и процессора. Процессорный модуль предназначен для выполнения следующих функций:
Обеспечить подачу электрического питания для модуля датчика, с заданными параметрами;
Произвести первичную обработку сигналов, поступающих с модуля датчика
Реализовать алгоритм тестирования работоспособности прибора
Встроенный источник питания, расположенный в модуле процессора, генерирует регулируемое напряжение постоянного тока 15В, для питания модулей датчика и процессора. Схема обработки сигналов состоит из шумоограничивающего фильтра, динамического регулятора диапазона и схемы распознавания сигнала. Фильтр понижения шума представляет собой активный полосовой фильтр, частотная характеристика которого выбрана для обеспечения максимального отношения между сигналом от капель дождя и сигналом акустического шума, воздействующего на чувствительную площадку электромагнитного датчика. Динамический регулятор диапазона состоит из усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Основное его назначение - корректировка амплитудной характеристики системы желаемому виду. Фактически осуществляется выбор требуемого диапазона измерений.
Схема распознавания сигнала предназначена для выделения сигнального импульса, вызванного каплей, падающей на датчик из большого количества однородных колебаний, вызванных акустическим шумом. Чтобы произвести измерения, необходимые, чтобы импульс, вызванный каплей дождя, превысил колебания, вызванные акустическим шумом.
Рисунок 3 Функциональная схема дисдрометра RD - 80.
Рисунок 4. Принципиальная схема электромагнитного датчика.
Принципиальная схема электромагнитного датчика представлена на рисунок 4. В его состав входят электромеханический модуль и усилитель с обратной связью, расположенные в едином корпусе. Конический пенопластовый каркас используется для передачи механического импульса, сталкивающихся частиц в системе двух подвижных катушек, расположенных в поле постоянных магнитов. Пенопластовый корпус и две подвижные катушки жестко связаны между собой.
В исходном состоянии система находится в режиме ожидания, при этом пенопластовый каркас неподвижен. При ударе капли пенопластовый корпус, вместе с двумя подвижными катушками, смещается вниз и в спирали чувствительной катушки индуцируется напряжение. Это напряжение усиливается усилителем и прикладывается к управляющей катушке, таким образом происходит силовое противод