供水管道泄漏检测传感器开发研究
发布时间：2021-06-21 11:33
我国水资源一直处于相对匮乏状态,而供水管道泄漏造成了大量水资源的浪费,因此管道泄漏检测装备在漏损控制系统中占有重要地位,及时并精确找到泄漏点不仅能减少水资源的浪费,还能带来很好的经济价值和社会效益。通过对国内外各种管道泄漏检测系统及检漏设备的分析,本文根据我国管道分布复杂,类型众多,传统检测方法效率低下等现状,对供水管道泄漏检测传感器进行开发设计,提出将敏感元件、信号调理电路、数据采集电路、电池等集成组合的结构方案,下位机软件设计实现了对数据采集与无线发送的控制。根据管道泄漏信号特征以及传感器的应用环境,选用PZT-5型号的压电陶瓷作为敏感元件,泄漏检测传感器首先通过敏感元件采集管壁上的振动信号,将其通过信号调理电路依次进行Q-V转换、滤波、放大等处理,再经A/D模块将电压信号转换成数字信号传至单片机存储,通过ZigBee无线通信模块将数据上传至上位机,实现在线监测。论文开发了基于单片机的管道泄漏检测专用传感器,通过搭建系统测试平台对传感器进行试验研究,分析测试结果表明,本文设计的泄漏检测传感器能够准确的检测到供水管道泄漏信号,为管道的安全运行提供有效保障。
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电荷转换基本原理图
图3-2传感器与电荷放大器的电路连接 Circuit connection between the sensor and the charge ampli：大器的开环增益；的输出电荷量；大器的反馈电容；的电容值；缆的电容；的输入电容；的绝缘电阻；大器的输入阻抗；反馈电容两端的漏电阻。f及反馈电阻 Rf分别等效到放大器的输入端时，分ffC (1A)C'
河北工程大学硕士学位论文1452URRU (3通过 Multisim 软件对前置放大电路进行仿真测试，首先用虚拟元件搭建测路，测试电路中的各个参数值如图 3-4 所示，其中电路中取反馈电容 CF=1000馈电阻 R K f100 ，输入振幅为 18mV、频率为 100HZ 的正弦波信号代替电作为电路的激励信号，蓝色线表示初始信号，红色线表示经处理的信号。输波形如图 3-5 所示，可以看出经处理后的信号（红色线）的频率没有发生变幅值相应增大了约 50 倍，电路实现了对输入信号的放大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZigBee的无线振动传感器设计与实现[J]. 汤明,郑婧,黄文婷,吴迪,黄海. 传感技术学报. 2018(02)
[2]供水管网的漏损现状及控制措施[J]. 康设兴. 工程技术研究. 2018(03)
[3]基于ARM处理器的双加热湿度传感器设计[J]. 丁沧珞,刘清惓,宿恺峰,周悦. 仪表技术与传感器. 2018(02)
[4]高可靠性压力传感器的设计方法[J]. 张艳华,陈玉玲,史岩峰,王强. 电子测量技术. 2018(01)
[5]加速度传感器安装方式对灵敏度的影响[J]. 于雪莲. 中国计量. 2017(02)
[6]油气井出砂信号调理电路的优化设计与仿真[J]. 刘晋杰,赵青山,杨刚. 电脑知识与技术. 2016(30)
[7]加速度传感器安装方式的理论建模与响应分析[J]. 郑星,黄海莹. 传感器与微系统. 2016(11)
[8]基于CC2630的低成本井下监测系统研究[J]. 宋珍伟,李莉,黄友锐. 电气自动化. 2016(04)
[9]基于ZigBee的供水管道泄漏监测节点的设计[J]. 李娟,步贺,卢秋悦,吴雷. 吉林大学学报(信息科学版). 2016(04)
[10]Low Power Sensor Design for IoT and Mobile Healthcare Applications[J]. CHEN Xican,Woogeun RHEE,WANG Zhihua. 中国通信. 2015(05)
博士论文
[1]供水管道泄漏自适应检测及定位信号处理方法研究[D]. 吴慧娟.重庆大学 2009
[2]供水管道泄漏检测定位中的信号分析及处理研究[D]. 杨进.重庆大学 2007
[3]城市给水管网爆管事故在线监测研究[D]. 肖笛.天津大学 2007
硕士论文
[1]基于STM32和ZigBee的无线群控节点试验研究[D]. 刘瑶.华东理工大学 2018
[2]基于无线传输的管道漏水检测仪设计[D]. 胡雅娴.内蒙古师范大学 2017
[3]基于休眠的ZigBee无线传感器网络节能路由协议研究与实现[D]. 赵亚楠.重庆邮电大学 2017
[4]基于无线传感器网络的管道漏水信号采集系统设计[D]. 吴小明.内蒙古大学 2017
[5]供水管道泄漏相关定位系统设计[D]. 高潮.大连理工大学 2016
[6]城市供水管网漏损控制及漏损点分析定位研究[D]. 周超.安徽建筑大学 2016
[7]供水管道泄漏的声波特征及定位检测的实验研究[D]. 白永强.天津大学 2016
[8]埋地水管泄漏信号采集与预处理系统设计[D]. 胡伟.西安科技大学 2015
[9]基于虚拟仪器的供水管道泄漏信号处理系统设计[D]. 刘一波.内蒙古科技大学 2015
[10]基于STM32的便携式多气体检测仪的研究与设计[D]. 张彤.齐齐哈尔大学 2015
本文编号：3240600
【文章来源】：河北工程大学河北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电荷转换基本原理图
图3-2传感器与电荷放大器的电路连接 Circuit connection between the sensor and the charge ampli：大器的开环增益；的输出电荷量；大器的反馈电容；的电容值；缆的电容；的输入电容；的绝缘电阻；大器的输入阻抗；反馈电容两端的漏电阻。f及反馈电阻 Rf分别等效到放大器的输入端时，分ffC (1A)C'
河北工程大学硕士学位论文1452URRU (3通过 Multisim 软件对前置放大电路进行仿真测试，首先用虚拟元件搭建测路，测试电路中的各个参数值如图 3-4 所示，其中电路中取反馈电容 CF=1000馈电阻 R K f100 ，输入振幅为 18mV、频率为 100HZ 的正弦波信号代替电作为电路的激励信号，蓝色线表示初始信号，红色线表示经处理的信号。输波形如图 3-5 所示，可以看出经处理后的信号（红色线）的频率没有发生变幅值相应增大了约 50 倍，电路实现了对输入信号的放大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ZigBee的无线振动传感器设计与实现[J]. 汤明,郑婧,黄文婷,吴迪,黄海. 传感技术学报. 2018(02)
[2]供水管网的漏损现状及控制措施[J]. 康设兴. 工程技术研究. 2018(03)
[3]基于ARM处理器的双加热湿度传感器设计[J]. 丁沧珞,刘清惓,宿恺峰,周悦. 仪表技术与传感器. 2018(02)
[4]高可靠性压力传感器的设计方法[J]. 张艳华,陈玉玲,史岩峰,王强. 电子测量技术. 2018(01)
[5]加速度传感器安装方式对灵敏度的影响[J]. 于雪莲. 中国计量. 2017(02)
[6]油气井出砂信号调理电路的优化设计与仿真[J]. 刘晋杰,赵青山,杨刚. 电脑知识与技术. 2016(30)
[7]加速度传感器安装方式的理论建模与响应分析[J]. 郑星,黄海莹. 传感器与微系统. 2016(11)
[8]基于CC2630的低成本井下监测系统研究[J]. 宋珍伟,李莉,黄友锐. 电气自动化. 2016(04)
[9]基于ZigBee的供水管道泄漏监测节点的设计[J]. 李娟,步贺,卢秋悦,吴雷. 吉林大学学报(信息科学版). 2016(04)
[10]Low Power Sensor Design for IoT and Mobile Healthcare Applications[J]. CHEN Xican,Woogeun RHEE,WANG Zhihua. 中国通信. 2015(05)
博士论文
[1]供水管道泄漏自适应检测及定位信号处理方法研究[D]. 吴慧娟.重庆大学 2009
[2]供水管道泄漏检测定位中的信号分析及处理研究[D]. 杨进.重庆大学 2007
[3]城市给水管网爆管事故在线监测研究[D]. 肖笛.天津大学 2007
硕士论文
[1]基于STM32和ZigBee的无线群控节点试验研究[D]. 刘瑶.华东理工大学 2018
[2]基于无线传输的管道漏水检测仪设计[D]. 胡雅娴.内蒙古师范大学 2017
[3]基于休眠的ZigBee无线传感器网络节能路由协议研究与实现[D]. 赵亚楠.重庆邮电大学 2017
[4]基于无线传感器网络的管道漏水信号采集系统设计[D]. 吴小明.内蒙古大学 2017
[5]供水管道泄漏相关定位系统设计[D]. 高潮.大连理工大学 2016
[6]城市供水管网漏损控制及漏损点分析定位研究[D]. 周超.安徽建筑大学 2016
[7]供水管道泄漏的声波特征及定位检测的实验研究[D]. 白永强.天津大学 2016
[8]埋地水管泄漏信号采集与预处理系统设计[D]. 胡伟.西安科技大学 2015
[9]基于虚拟仪器的供水管道泄漏信号处理系统设计[D]. 刘一波.内蒙古科技大学 2015
[10]基于STM32的便携式多气体检测仪的研究与设计[D]. 张彤.齐齐哈尔大学 2015
本文编号：3240600
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