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第1章 绪论 1

1.1 冰层厚度测量的意义 1

1.2 冰层厚度测量技术的发展及研究现状 4

1.2.1 冰层厚度测量的发展过程 4

1.2.2 冰层厚度监测方法的现状 6

参考文献 10

第2章 冰的电学性质初探 14

2.1 自然冰的弱导电性概念 14

2.1.1 自然淡水冰的结构 14

2.1.2 淡水冰的直流弱导电性实验与分析 15

2.1.3 影响冰的直流导电性因素分析 24

2.2 冰的介电性理论基础 25

2.2.1 冰的介电理论的概念 25

2.2.2 淡水冰的介电性能测试实验 31

参考文献 34

第3章 电阻率冰层厚度检测传感器及其系统 36

3.1 空气、冰、水的三层导电率区域划分方法 36

3.1.1 利用空气、冰、水的导电特性确定冰层下界面的冰层厚度检测方法 37

3.1.2 冰层厚度检测中需要解决的几个理论及技术难题 38

3.2 电阻率冰层厚度传感器的结构及其工作原理 39

3.2.1 电阻率冰层厚度传感器结构及其系统组成 39

3.2.2 电阻率冰层厚度传感器的设计制作 41

参考文献 45

第4章 电容感应式冰层厚度检测传感器及其系统 46

4.1 电容感应技术概述 46

4.2 基于电容感应技术的冰层厚度测量方法的提出 48

4.3 基本单一平面电极电容感应技术的机理分析与仿真 50

4.3.1 基本单一平面电极电容器的电容与电场强度分析 50

4.3.2 冰、水介电质对单一平面电容传感器的静电场影响的仿真 52

4.4 同面多电极电容感应技术的原理分析与仿真 57

4.4.1 同面多电极电容的电容感应技术的原理分析 57

4.4.2 同面多电极电容感应式冰层厚度检测传感器的电场仿真 58

4.5 基于电容感应技术的冰层厚度检测系统 67

4.5.1 冰层厚度的分层检测思路 67

4.5.2 电容感应式定点冰层厚度检测方法的可行性试验研究 68

4.5.3 基于电容感应技术进行冰层厚度测量的可行性试验研究 73

4.6 电容感应式冰层厚度检测传感器的结构设计 77

4.6.1 新型电容感应式冰层厚度检测传感器的整体结构设计 78

4.6.2 新型电容感应式冰层厚度检测传感器的结构设计中需注意的问题 84

4.7 表面吸附“水膜”对传感器测量精度影响的分析 86

4.8 电容感应式冰层厚度检测系统的硬件电路选型与设计 89

4.8.1 电容感应式冰层厚度检测系统构成 89

4.8.2 正弦波发生电路设计 90

4.8.3 有源滤波电路设计 94

4.8.4 多路模拟开关与控制部分电路设计 98

4.8.5 单片机数据采集电路的设计 99

4.9 电容感应式冰层厚度检测系统的软件设计 106

4.10 电容感应式定点冰层厚度检测传感器的静态特性分析 108

4.11 电容感应式冰层厚度检测系统的温度特性与补偿 112

4.12 电容感应式冰层厚度检测系统的冰层厚度判断算法及MATLAB编程实现 116

参考文献 123

第5章 其他几种冰层厚度自动化检测方法 128

5.1 底面浮筒接触式冰层厚度检测方法 128

5.1.1 检测装置系统的机械结构分析 128

5.1.2 工作原理 128

5.1.3 冰层厚度测控仪 130

5.1.4 测控仪硬件电路设计 131

5.1.5 测控仪软件设计 144

5.2 磁致伸缩式冰层厚度自动检测系统 144

5.2.1 仪器测量原理 144

5.2.2 仪器的现场应用实例 145

5.3 编、译码数字式冰层厚度传感器 148

5.3.1 编、译码数字式冰层厚度传感器结构及其工作原理 148

5.3.2 集成数字编译码电路MC145026/28特性简介 149

5.3.3 编、译码数字冰层厚度传感器的制作与实验 151

参考文献 154

第6章 冰层厚度检测系统中的数据无线远程传输技术 155

6.1 基于GSM短消息的无线数据传输方式 155

6.1.1 GSM无线数据传输原理介绍 155

6.1.2 GSM河道流域冰层厚度监测系统管理软件的研制 158

6.2 GPRS无线数据采集方式 163

6.3 铱星卫星数据传输方式 167

第7章 冰层厚度检测技术的现场应用 172

7.1 电阻率应用实验 172

7.1.1 低温实验室实验应用 172

7.1.2 南极实验应用 174

7.2 电容感应式冰层厚度检测系统现场实验应用 176

7.2.1 黄河应用案例1 176

7.2.2 黄河应用案例2 182

7.3 电容感应式冰层厚度传感器及其系统在南极海冰监测中的应用 185

7.4 利用电容感应式冰层厚度传感器设计的冰裂缝宽度自动检测装置及其应用 190

7.4.1 概述 190

7.4.2 极地海冰冰裂缝宽度测量方法 193

7.4.3 应用试验过程 194

7.4.4 问题与结论 196

7.5 基于电容感应技术的输电线路覆冰层厚度检测实验应用 197

7.5.1 概述 197

7.5.2 电容感应式输电线路覆冰层厚度模拟检测的原理 198

7.5.3 电容感应式输电线路覆冰层厚度检测系统的电容测量电路分析 199

7.5.4 仿真分析 201

7.5.5 实验与分析 203

参考文献 204