激光雨滴谱仪自动检测系统设计

作     者：戴学飞 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：花卫东;行鸿彦

授予年度：2018年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0835[工学-软件工程] 081002[工学-信号与信息处理] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：雨滴谱仪 自动检测 STM32 UCOSⅢ C# 

摘      要：目前国内气象局选用的是光学雨滴谱仪探测雨滴谱做各种天气现象的研究,雨滴谱的研究反映了降水的微观物理过程,有利于揭示云层的降水机制[1]。所以探测雨滴谱的仪器标定具有重要的意义。但是光学雨滴谱仪的实验室标定一直缺乏有效的方法,本文针对传统用于检定翻斗雨量计的标准仪器并不能对光学雨滴谱仪进行检测标定的问题,以及国外采用与雨滴性质相近的玻璃球让其自由落体的方法来模拟降水粒子,但是却不好精确控制其下落速度的问题,设计了一款激光雨滴谱仪自动检测系统。通过上位机输入一组指定参数,检测系统进行自动检测判定激光雨滴谱仪测量的要素指标是否合格,并且最终以数据报表的形式显示在上位机界面上。系统通过可控速度的圆盘调节模拟粒子速度,同时设计测速模块对圆盘实时转速测量,实现闭环控制,以及在圆盘上贴有不同直径大小的贴片来模拟粒子大小的方法,达到了可以精确模拟降水粒子的尺度大小和可控下降速度的要求,可以检验光学雨滴谱仪检验降水粒子速度与尺度的效果。检测系统以32位的ARM微处理器STM32为控制核心,以嵌入式实时操作系统UCOSⅢ为软件平台,在KEIL5环境下用C语言进行系统下位机程序设计,并且在VS2012的编译环境下用C#语言进行上位机程序的设计。系统通过具体工程测试验证,表明各项性能和功能指标均基本达到最初的设计要求,成功的设计出一款激光雨滴谱仪自动检测系统。为激光雨滴谱仪探测性能的衡量和标定提供了方法和设备,同时自动化测量的实现大大节约了人力。