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电容式传感器测量水流泥沙含量信息融合的研究

张明社

  泥沙测量是泥沙问题研究中的重要内容之一,而含沙量则是泥沙测量的必测参数。目前世界各国大多仍采用悬沙采样器取水样的方法通过“烘干称重法”来检测泥沙含量。这种方法既费时又费力,现已成为泥沙测量与研究中迫切需要解决的问题。本研究尝试着采用电容法测量水流泥沙含量,并用自行研制的电容式传感器进行试验,研究准确、快速、在线测量水流中泥沙含量的方法和技术。主要进行了如下研究:(1)通过试验,论文确定了电容式传感器的输出特性为线性输出,并对电容传感器从0到800kg/m~3的泥沙含量进行了标定。(2)通常的传感器多存在着交叉灵敏度,本文研究对象电容式传感器也存在着这种情况。为了确定传感器在输出时的干扰因素,分别做了温度对传感器输出的影响、土壤种类对传感器输出的影响、土壤含盐量对传感器输出的影响等试验。通过试验确定出温度是影响传感器输出的主要影响因素。同时测出了温度从0到45℃变化对传感器输出的影响。(3)为了消除温度对传感器输出的影响,使得测量精度和稳定性得到进一步的提高,运用曲面回归法对所测得的数据进行了二传感器信息融合处理。融合结果表明,融合后的数据比未融合前相比其准确度有所提高。(4)用人工神经网络法对所测得的数据进行了处理,结果表明,该方法能够有效的消除温度对传感器输出所产生的影响,在相同的温度变化下,传感器的输出稳定性提高了96倍。通过对比两种融合方法,选择人工神经网络法运用到了测试系统中。(5)在网络训练过程中,对神经网络结构进行了分析,建立了计算输出和理想输出关系非线性方程组,依据非线性方程理论阐述设计变量、样本数量和输出层单元数量的关系,确定了隐层神经元的数量,经比较该方法很有效。(6)利用Visual Basic编制了一套泥沙测量软件,可用于在线和离线测量。该软件界面友好,功能完备能够完成数据的采集、存储、融合处理等功能。……   
[关键词]:泥沙测量;神经网络;数据融合
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西北农林科技大学2003年
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