《发明创新设计及实践》结课作业.docx

《发明创新设计及实践》结课作业提出问题描述问题3.国内外研究情况及发展水平4.提出解决问题的两条技术路线，并比较其优缺点5.最终结果提出问题为什么高层楼厦、电视发射塔、烟囱及桥梁等在大风刮的时候会产生振动，并发出声响效应，日常生活中所听到的风吹电线的风鸣声？描述问题高层楼厦、电视发射塔、烟囱以及其他悬挂在高空中的东西当有大风的时候会产生振动，并发出声响效应，日常生活中所听到的风吹电线的风鸣声，桥梁经过一段时间后会出现损坏，流体绕流高大烟囱、高层建筑、电线、油管道和换热器的管束时都会产生卡门涡街，在一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，经过非线性作用后，形成卡门涡街。如水流过桥墩，风吹过高塔、烟囱、电线等都会形成卡门涡街。国内外研究情况及发展水平国内研究情况及发展水平：在中国随着计算机技术、通讯技术及集成电路技术的发展,传统的工业控制系统开始向网络化和开放性发展。顺应这一形势发展起来的现场总线技术是今自动控制和计算机网络领域发展的热点,它被称为开放式、数字化、多点通讯的底层控制网络。现场总线的出现使得传统的工业仪表测控系统在性能上出现了巨大的飞跃。本文通过大量的工业现场试验,根据产品在开发实验中出现的问题,完成了对一期开发的“低功耗智能涡街流量计”性能的改进任务在此基础上,进一步将处理器、网络通信、通讯协议等嵌入式系统技术应用于高端涡街流量计的开发,改善了传统的涡街流量计的数据显示和通讯的方式,使得涡街流量计更具智能化和网络化的功能,对于提高我国涡街流量计的研究和开发的技术水平具有积极意义和重要的应用价值。论文的主要研究工作如下在总结一期开发工作和查阅国内外资料的基础上,对涡街流量计的智能数据处理系统进行了改进,并对现场总线的现状及特点进行了详细的介绍。设计了基于北京华荣汇通信器材公司生产的的无线通讯模块,提出了利用一,全球移动通信系统短消息业务实现数据的远程通信，以达到流量计量的目的。具有实现简单、数据传输可靠、不受地域环境限制等特点。设计了基于协议的涡街流量计的有线通讯模块和主从分布式数据采集的通讯系统。该系统可在总线上进行远距离多点半双工数据传输,满足了居民小区、大型工业企业等对区域性网络化流量检测技术的需求。流量检测系统上位微机管理软件采用工控组态软件—组态王进行设计,界面友好,功能完备,操作简便。系统具有可靠性、可维护性、安全性及较强的操作性,实现了涡街流量计管理手段的现代化与自动化。目前涡街流量计信号采集电路和低功耗型转换显示电路已经进入生产阶段,投入了市场。两种网络监控系统也正在现场运行和调试当中,其中网络监控系统己经在沧州自来水厂试运行,目前运行了个月,一切正常。基于协议的网络监控系统也正在河北宏业机械股份有限公司仪表研究所实验室进行调试。本文提出的基于和协议的两种网络监控方式不但适用于涡街流量计也同样适用于其他类型的流量计,在工业测控领域有着广泛的应用前景。关键词涡街流量计,现场总线,协议,,组态软件要有一定的升角，来产生涡旋与雷诺数有关，雷诺数Re满足一定条件，让相邻两涡旋错开一定的比值，涡旋的中心点对齐。国外研究情况及发展水平：美国宇航局2009年5月公布所选出的50年十佳地球卫星照片,排在十佳第一张的照片是“陆地卫星7号”2007年拍摄的这张照片(图1),它展示了一排涡旋正在交替改变向前运行的方向,这正是“冯·卡门涡街”。当风或者洋流被岛屿挡住去路时,会出现这种图形。此图片中的这些卡门涡街,是当风吹过太平洋北部向东运行过程中,遇到阿留申群岛时形成的。实际上,也还有另外一些卫星拍摄到了很清晰的卡门涡街照片。2009年2月24日,来自北方的冷空气(可能是来自格陵兰的重力风)遭遇格陵兰海域上空的潮湿空气,在扬曼因(Jan Mayen)岛附近上空形成了一排排的积云。扬曼因岛阻碍了风的行进,对天气也施加了影响。就像水流会分开绕过河里的巨石一样,吹来的风也会在扬曼因岛的北面分叉,然后在它的南面又再次汇拢。在扬曼因岛的下风处,当冷空气从岩石表面刮过时,形成了一连串螺旋状的涡旋,这也正是卡门涡街。在图片的左上角,可以看到一小片白雪覆盖的格陵兰岛的海岸线以及海冰。在靠近海岸线的地方还有许多巨大而不规则的浮冰漂浮着。这张照片是由美国宇航局卫星上的中等分辨率成像光谱仪拍摄的。还有两张卫星拍摄的照片,也很清楚地看到了卡门涡街,它们分别是在智利和日本的小岛后面形成的。这些卫星拍摄的卡门涡街照片,引起了人们对冯·卡门和卡门涡街进一步了解的兴趣。对冯·卡门的成长有很好的影响。冯·卡门6岁时就能对5位数的乘法略一思索就报出答案来。父亲对冯·卡门最大的帮助和培养是启发他对知识的好奇心。16岁的冯·卡门在1898年11月进了布达佩斯皇家工学院(布达佩斯工学院的前身),他的第一篇论文是在