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第21期无线互联科技No.21
2023年11月WirelessInternetScienceandTechnologyNovember,2023
用于测量冰层厚度的智能检测系统开发
戴含秀,董建∗,司源,张佩哲
(天津职业技术师范大学天津市信息传感与智能控制重点实验室,天津300222)
摘要:冰上体育场馆或冬季风景区中的冰层厚度是相关部门关注的重点指标之一。为了保证竞技质
量或确保游客安全,监测部门需要对冰层的厚度进行实时测量。传统的测量方法需要人工操作,效率
低下且存在较大的安全隐患。文章提出了一种测量冰层厚度的智能检测系统,采用超声波传感器测
量冰层厚度,通过STM32单片机进行数据处理与控制,实现了自动化检测冰层厚度的功能。实验结果
表明,该系统具有较高的测量精度和稳定性,能够满足实际应用需求。
关键词:STM32;超声波传感器;冰层厚度;智能检测系统
中图分类号:TP368文献标志码:A
0引言理的需求也越来越多。传统的冰层厚度测量方法主
气候变化已经使自然界中的冰层厚度持续减少,要是通过人工观测或者钻孔测量,这种方法不仅费时
冬季的风景区或冰上竞技项目的体育场馆等也会对费力,而且存在一定的安全隐患。因此,研究一种智
冰层的厚度进行实时监测。因此,开发一种可靠、高能化冰层厚度检测系统具有重要的现实意义。
效的测量冰层厚度的智能检测系统具有较大的现实2设计理念
意义。随着单片机技术的发展和超声波测厚技术的2.1应用原理
完善,检测系统也逐步趋于智能化、微型化、网络化,本款智能检测系统主要特点是将超声波传感器
用于测量冰层厚度的智能检测系统应运而生,使得测与单片机进行融合使其协同工作。超声波传感器是
量冰层厚度的任务由原来耗时耗力、环节繁杂、危险一种使用超声波来测量距离的传感器,通过发射超声
系数高的物理凿冰法,向着简单快捷的自动化、智能波脉冲并接收反射波来测量与目标物体之间的距
化检测方向发展。根据调查研究发现,目前可实现测离[1]。单片机是一种常用的微控制器,具有较强的数
量冰厚的装置多为功能单一的较大型装置,不适用于据处理和控制能力。本系统用单片机接收和处理超
居民日常生活使用。为了提升器械的便携性,研究了声波传感器反馈的数据,并进行相应的控制操作[2]。
一种服务于日常生活使用的基于单片机的超声波冰智能检测系统的工作过程描述如下。系统先通
厚检测系统。过单片机控制超声波传感器发射超声波脉冲,超声波
1设计需求分析脉冲在冰层上传播,并在冰层与水面交界处发生反
气候的变化使得两极的冰川减少,各国的科考队射。传感器接收到反射波后,将数据传输给单片机。
员正在对南北极冰河的冰面厚度进行细致监测,因此单片机通过反射波的时间延迟来计算冰层的厚度,并
冰面厚度检测是科考活动中一个重要环节。河面结将结果显示在相关的输出设备上。超声波在冰层中
冰是我国北方地区常见的自然现象,其厚度的监测对的传播速度为3230m/s,根据计时器记录的时间t,可
=230t/2。因
居民冰上活动的安全性具有重要意义。同时,随着冰以计算出发射点距交界面的距离s,即:s3
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