Nâng cao hiệu quả của hệ thống đo mưa sử dụng phương pháp quang học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC VÀ TỰ ĐỘNG HÓA - NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG ĐO MƯA SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUANG HỌC LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC VÀ TỰ ĐỘNG HÓA - - NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA HỆ THỐNG ĐO MƯA SỬ D Ụ N G P H Ư Ơ NG PHÁP QUANG HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số ngành: 9.52.02.03 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: Hướng dẫn PGS.TSKH Nguyễn Hồng Vũ Hướng dẫn 2: GS.TS Viktor Ivanovic Malyugin Hà Nội, 2022 LỜI CAM ĐOAN Luận án thực hướng dẫn PGS TSKH Nguyễn Hồng Vũ, tổng thư ký Hội Vô tuyến Điện tử GS.TS Viktor Ivanovic Malyugin, GS TSKH Dmitry Kiesewetter - Trường Đại học Bách Khoa St Peterburg Tôi xin cam đoan tất kết trình bày luận án nghiên cứu với hỗ trợ kinh phí Bộ cơng thương thơng qua đề tài nghiên cứu khoa học cấp nhà nước: “Tiếp nhận, làm chủ cơng nghệ đo kích thước vận tốc hạt phương pháp quang học ứng dụng hệ thống quan trắc lượng mưa phục vụ nghiên cứu chống biến đổi khí hậu” hỗ trợ máy móc, thiết bị, nhân lực Viện NC Điện tử, Tin học, Tự động hóa Các số liệu, kết nêu luận án trung thực phần cơng bố tạp chí khoa học chun ngành với đồng ý cho phép đồng tác giả Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cảm ơn thơng tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc phần tài liệu tham khảo Tác giả i LỜI CÁM ƠN Để hồn thành luận án này, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TSKH Nguyễn Hồng Vũ, tổng thư ký Hội Vô tuyến Điện tử, GS.TS Viktor Ivanovic Malyugin, GS TSKH Dmitry Kiesewetter - Trường Đại học Bách Khoa St Peterburg, TS Nguyễn Thế Truyện – Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa tận tình hướng dẫn Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa anh, chị, bạn bè đồng nghiệp Viện chia sẻ, động viên tạo điều kiện cho thực luận án Tơi xin tỏ lịng biết ơn người thân gia đình ln bên tơi, quan tâm, động viên, tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Tác giả ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CÁM ƠN II CÁC KÝ HIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG VI DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT VII DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .IX MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO KÍCH THƯỚC HẠT MƯA 1.1 Tổng quan phương pháp đo kích thước hạt 1.1.1 mưa 1.1.2 Các phương pháp đo kích thước hạt mưa Đo đồng thời kích thước vận tốc hạt mưa hiệu ứng quang học 11 1.1.2.1 Đo kích thước vận tốc hạt dựa mức xung quang điện 12 1.1.2.2 Đo kích thước vận tốc hạt dựa hai xung quang điện 21 1.2 Đánh giá lựa chọn phương pháp đo nghiên cứu, cải tiến 1.3 33 1.4 Xây dựng tốn nghiên cứu nội dung cơng việc cần thực 34 Kết luận chương I 35 CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU, NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO VẬN TỐC, KÍCH THƯỚC HẠT MƯA 36 2.1 Mơ hình đo hạn chế 2.2 36 2.2.1 Đề xuất khoa học 38 Cơ sở khoa học xây dựng biểu thức, thuật toán xử lý số liệu 38 2.2.1.1 Phương pháp thực nghiệm để trích xuất xung quang điện 38 2.2.1.2 Phân tích xung quang điện 39 2.2.2 Đề xuất biểu thức, thuật toán xử lý tính kích thước tốc độ hạt 45 2.2.2.1 Biểu thức tính kích thước hạt 45 2.2.2.2 Biểu thức tính vận tốc hạt 51 2.2.2.3 Đề xuất thuật tốn tính kích thước vận tốc hạt 54 2.3 Đề xuất hồn thiện cơng nghệ 2.3.1 58 2.3.2 Thay nguồn sáng 58 Thay cấu gá đỡ điều chỉnh trục quang 59 iii 2.3.3 Hoàn thiện phần cứng xử lý liệu 59 2.3.4 Thiết kế, chế tạo phần cứng thiết bị đo 2.3.5 60 2.4 Hiệu chỉnh thiết bị đo thông số mưa luận án 66 Đánh giá mơ hình tốn học đề xuất cho dạng hai chồi xung luận án với nghiên cứu gốc 68 Kết luận chương II 69 CHƯƠNG III XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐO ĐẠC TRÊN MƠ HÌNH ĐỀ XUẤT 71 Đánh giá phương pháp tính kích thước đề xuất với nghiên cứu gốc thực nghiệm 71 3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.3 3.3.1 3.3.2 // Xử lý mảng liệu đo được, xác dạng xung hệ số // search ipleft=0; valtec=data_arr[0]; for (j=0; jvalLL) ipleft=j; break; }; }; ipright=imax-1; for (j=imax-1; j>1; j ) { if (data_arr[j]>valLL) { ipright=j; break; }; }; valtec=data_arr[ipleft]; for (i=ipleft; ivaltec) { valtec=data_arr[i]; ivmt=i; } else { sm=0; for (j=i; j