由于现有的悬杆探测技术，水面信号采集精度较差，水下信号触发装置具有复杂的机械结构或环境干扰测量的流量是明显的，恒温阀芯并且水面信号由模拟电压识别，并且获得由电动机传递的扭矩。究了信号的无传感器探测技术，设计了基于Arduino平台的方案，旨在根据空气和水的不同电阻率获取水面信号。ANSYS / LS-DYNA用于分析碰撞过程和碰撞过程中悬挂杆加速的趋势以及碰撞时发动机输出扭矩变化的演变。
下精确地通过PLC监控伺服单元的模拟反馈值的返回值来获得。践证明，该技术可以精确测量深度，并已应用于黄河中央委员会水文站电缆设施的悬浮箱流量测量系统。Arduino平台;中值滤波;发动机输出扭矩;表面信号;水下信号;可听信号悬臂式CLC编号：P332.3; TH764文件编号：Adoi：10.3969 / j.issn.1000-1379.2018.04.004简介河水深度是测量横截面流量的关键数据。确测试河流深度非常重要，以提高流量测试的准确性。头是一种用于测量河流水深的设备。
用于河流浅而宽的黄河中上游。据获得的表面和水下坐标计算水的深度。许多方法可以获得表面信号，最常见的方法是使用悬挂杆和连接在悬挂托盘上的导线作为电流回路，以及导线的末端暴露。悬挂杆浸入水中，河水具有一定的导电性，并使用悬挂杆。接导线以获得表面信号。而，当河水的电导率较差时，电线和悬挂杆之间的传导是不稳定的，并且当水的花相对明显时会产生不正确的表面信号。有的水面信号采集技术根据空气中双极流量计终端与水之间的电阻差异获取水面信号。河水的水温和沉积物浓度变化很大时，不能稳定地获得水面信号。了需要表面信号之外，倾斜过程还需要另一个极其重要的信号，即水下信号。前，海底信号采集还没有统一的标准，包括KH-99组合式减重自动开关和机械零重力开关，性能卓越。导致诸如信号采集稳定性差和机械结构复杂的问题。有的水下信号采集技术需要额外的传感器，复杂的电路，可靠性差和低环境恢复能力。了解决上述问题，研究了一种通过检测水面信号和流量计端子之间的电动机输出转矩的变化来获得背景信号的无传感器探测技术。臂声的原理如图1所示。
发声开始时，悬挂杆向下加速，悬挂线的张力则低于悬挂杆的重力：在加速阶段之后，悬杆开始以均匀的速度减小。挂线缆的张力等于悬挂杆的重力：悬挂杆撞击河底并立即减速到停止，悬挂线缆的张力是残酷的。测悬挂杆的原理如图2所示。旦探测开始，流量计随着悬挂杆下降，在流量计的两极穿透时获得水面信号在水中：悬挂杆继续移动，直到悬挂板下降。悬挂板接触水底时，立即产生水下信号并计算水的深度。
面信号表面信号采集的硬件设计首先通过mega 2560 Arduino微控制器的模拟数据采集端口对流量计进行采样。2560中央处理芯片有16个输入模拟，分辨率高达10位。210 = 1024个状态，输入电压范围介于0和5V之间，最小值可在4.8 mV下监控，完全满足当前测试要求。收集的模拟电压信号由Arduino程序处理以获得水面信号，该水面信号可以转换为水平并传输到自动电缆流量测量系统。测量实际流量的过程中，根据流量计两极之间的电阻变化范围设计模拟采样电路，流量计的等效电路如图3所示。中：刘 和Liu分别连接到流量计。极端子，S是流量计信号传输开关（进水口关闭），R-liu是流量计在空气中激活时双极端子之间的电阻，R-water是双极连接端子当流量计在水中断开时电阻器之间，AO是模拟电压采集端口，R52，R53是电阻器，C53是电容器，VCC5是电源，GND是地。据流量计在空气中或水中是否导电，水面信号处理可分为四种基本状态：空气不导电，空气导电，水是不开车，水不通。流量计处于不同状态时，两极之间的电阻值不同，因此通过模拟采集端口的电压值也不同，可以识别水面信号从这些电压值。了识别水面信号，首先需要获得流量计的两个极之间的四个基本状态中的电压值的分布。流量计不流过空气时，模拟采集端口的电压记录为Uad。流量计打开时，模拟端口收集的电压记录为Uad，当流量计未在水中激活时，模拟端口收集的电压记录为Uad。电压接通时，模拟端口收集的电压记录为Uad。用示波器测量LS25-3A流量计在空气和水中的流量信号变化。析表明，在相同的流量测量环境中存在相同的特性：当它在空气中不导电时的电压值Uad和导电时的电压值Uat很大而且Uad是比Uat大得多;流量计没有在水中引起张力。Uwd在导通时总是大于电压值Uw1，并且差值与电流测量环境有关;当流量计不在空气中传导时，流量计的电压值Uad和Uat分别大于非传导和水中传导。压值Uwd，Uwt以及最终电压值与图4之间的关系。果的比较分析从图4可以看出，在表面信号的变化期间存在四种类型的电压跳变。挂的声音：Uad跳上Uwd，流量计终端从空中进入水中。有传导; Uad跳上Uwt，从空气进入水中的那一刻起，流量计终端被激活; Uwd跳上Uwd，终端在进入水之前立即打开，接线立即连接到水上。
柱不导电，Uat跳到Uwt，流量计在进入空气的过程中仍在导通。的传导和不传导中的流量计电压值不固定，并且根据流量测量部分中的沉积物浓度和水温而变化。据在流量测试中获得的电压变化规律，并且为了消除对水面信号的噪声干扰，首先对收集的电压值进行中值滤波处理。值滤波方法包括以升序或降序组织窗口长度中的离散值，并用中值替换位于位置中心的值。设奇数长度窗口中的电压值是Ux（iJ），…，Uxj _，…，Ux（i j），其中Uxj是中心位置电压值，并且序列按升序排列，并使用中间位置。值将Uxi替换为中值滤波输出值：ULi = Media [Ux（ij），Uxi，Ux（i j）]，取决于流量计可以测试的最大流量，最大信号生成频率为以5 Hz计算并定义同步。样频率为10 Hz，滤波器窗口的中值长度为L = 9.因此，必须预先采样至少9个电压值作为中值滤波的初始值和过程必须对实际流量信号的采集进行预采样，并且流量计叶片是稳定的。旋转之后，通常收集端子上的电压值，最后，获得中值滤波电压序列：UL1，UL2，…，UL（i-1），UL1，UL（i 1）。据流量信号的采集过程中电压的变化规律，电压值将在产生水的表面信号时改变。别水面信号的算法如下：ε1和ε2是水面信号的分辨率，δ是水面信号电压的波动。许值：当ε1，ε2和δ的值分别小于1.3，0.8和0.3时，可以精确地获得水面信号。装在悬挂杆底部的流量计在探测开始后下降，mega2560模拟单芯片采集端口采样并过滤流量计两极之间的电压值，以确定处理后的信号是否符合公式（ 2）。等式（3）。果满意，收集的信号是来自水面的信号，否则将继续判断。集水下信号建立悬架冲击模型除了水面信号外，还需要水下声音信号，即悬挂杆产生的信号。低，直到框架接触河床。索与河床的碰撞过程复杂，赫兹弹性接触理论的应用是接触区的变形较弱，接触面近似为椭圆形。触对象可以被认为是弹性半空间，并且仅施加垂直于接触表面的压力。果，悬挂杆与河床土壤模型的碰撞的实用性不稳健，并且分析的准确性低。ANSYS / LS-DYNA模型用于分析碰撞过程中悬架力的演变，以抵消发动机输出扭矩的变化，然后监控发动机。矩的变化使信号更低。构建模型之前，必须定义属性和材料类型。位类型选择实体Solid164单位。浮材料选择各向同性线性弹性材料，其密度为7.86g / cm 3，泊松比为0.28，弹性模量为206.GPa。壤材料参数复杂，不能直接在LS-DYNA环境中定义，必须在K文件中进行修改，河床材料参数见表1。LS-DYNA环境中设置：悬挂杆的外径为50 mm，壁厚为3 mm，长度为8000 mm，地板型号为侧面1000毫米的立方体，悬挂杆和河床模型都是智能的。挂杆与河床之间的接触是表面和侵蚀的表面（侵蚀接触的类型），河床和悬挂杆分别定义为接触部件或部件号。标组件或零件号。择垂直于接触表面的其他四个面作为非反射端面，恒温阀芯悬挂速度约为0.3米/秒。用LS-PREPOST后处理器中的历史记录，可以看到碰撞过程中悬挂杆在Z方向上的移动速度和加速度曲线。以看出，悬架杆在碰撞过程中以减小的加速度减慢了运动，直到速度为零。动机扭矩的计算悬挂线缆返回装置主要由电动机，齿轮箱和卷轴组成。机顺时针或逆时针旋转阀芯通过齿轮箱以移除悬挂电缆。制悬挂杆升降的旋转伺服电机是SGM7J-04A7C6E，功率为400 W，额定输出扭矩为T. = 1.27 N·m。轮箱的减速比为i = 80，传动效率η= 0.9，线圈半径R = 0.07m。此，线圈的标称输出转矩为Tj = Tei。设悬挂杆始终保持力的平衡，则存在N F = G，其中：N是河床在悬挂杆上的反作用力; G是悬挂杆的重力;悬挂电缆张力。用ANSYS / LS-DYNA进行仿真分析时，假设悬挂电缆不存在。此，河床对悬挂杆的反作用力N和悬挂杆的重力G的合力以及河床上的反作用力N提供了加速度。挂杆。等于悬挂电缆F的张力，相反的方向如下：ma = N GN = -F其中：m是悬挂电缆的质量。过选择加速度曲线的某些点来计算电机的理论输出转矩，如表2所示。查伺服模型是否为SGD7S-2R8A杆和悬架碰撞过程的模拟量变化在悬挂杆的调谐阶段期间由模拟伺服监视输出端口监视的河床如图2所示。图5中，获得对应于表2的电动机的理论输出转矩的模拟监控值，并且与伺服放大器的实际输出模拟监控值相比，可以观察到两者的趋势。本相同。测开始后通过PLC模拟量传输实现伺服实际输出的模拟输出值，悬挂杆在重力作用下下降悬挂杆的框架接触河床。
果控制器的模拟输出总量监测伺服单元实际模拟输出量的变化，则表明此时悬挂杆底盘正在接触河床，跳跃的监测值是水下信号。论无传感器探测技术利用现有设施，无需基于模拟电压识别表面信号和输出扭矩变化的额外传感器和水下信号。动机，有效地消除了河水的电导率，水温和沉积物浓度的显着变化。面信号的干扰解决了传感器探测技术对环境的复杂电路，可靠性低，适应性差的问题。可以在不同的水文条件下产生稳定和准确的声音，并可以向有关单位提供准确的水文数据。前，该技术已应用于黄河中央委员会各级水文站缆车悬挂箱自动测量系统。
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