Nâng cao hiệu quả hệ thống đo mưa bằng phương pháp quang học trong luận án tiến sĩ kỹ thuật

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CÁM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO KÍCH THƯỚC HẠT MƯA

1.1. Tổng quan về các phương pháp đo kích thước hạt mưa

1.2. Các phương pháp đo kích thước hạt mưa

1.3. Đo đồng thời kích thước và vận tốc hạt mưa bằng hiệu ứng quang học

1.4. Đo kích thước và vận tốc hạt dựa trên mức hoặc một xung quang điện

1.5. Đo kích thước và vận tốc hạt dựa trên hai xung quang điện

1.6. Đánh giá và lựa chọn phương pháp đo nghiên cứu, cải tiến

1.7. Xây dựng bài toán nghiên cứu và nội dung công việc cần thực hiện

1.8. Kết luận chương I

2. CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU, NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA PHƯƠNG PHÁP ĐO VẬN TỐC, KÍCH THƯỚC HẠT MƯA

2.1. Mô hình đo và những hạn chế

2.2. Đề xuất về khoa học

2.3. Cơ sở khoa học xây dựng biểu thức, thuật toán xử lý số liệu

2.4. Phương pháp thực nghiệm để trích xuất các xung quang điện

2.5. Phân tích các xung quang điện

2.6. Đề xuất biểu thức, thuật toán xử lý tính kích thước và tốc độ hạt

2.7. Biểu thức tính kích thước hạt

2.8. Biểu thức tính vận tốc hạt

2.9. Đề xuất thuật toán tính kích thước và vận tốc hạt

2.10. Đề xuất hoàn thiện công nghệ

2.10.1. Thay thế nguồn sáng

2.10.2. Thay thế cơ cấu gá đỡ và điều chỉnh trục quang

2.10.3. Hoàn thiện phần cứng xử lý dữ liệu

2.11. Thiết kế, chế tạo phần cứng thiết bị đo

2.12. Hiệu chỉnh thiết bị đo các thông số mưa của luận án

2.13. Đánh giá mô hình toán học đề xuất cho dạng hai chồi xung của luận án với nghiên cứu gốc

2.14. Kết luận chương II

3. CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM, PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐO ĐẠC TRÊN MÔ HÌNH ĐỀ XUẤT

3.1. Đánh giá phương pháp tính kích thước đề xuất với nghiên cứu gốc bằng thực nghiệm

3.2. Tham số đánh giá

3.3. Mô hình đánh giá

3.4. Kết quả và đánh giá

3.5. Triển khai, đánh giá thử nghiệm trong phòng thí nghiệm

3.5.1. Kịch bản đánh giá 1 thử nghiệm với viên bi sắt

3.5.2. Kịch bản đánh giá 2 thử nghiệm với hạt lỏng thả từ ống nhỏ giọt

3.5.3. Kịch bản đánh giá 3 thử nghiệm với mô hình tạo mưa

3.6. Thử nghiệm thực tế và đề xuất xử lý số liệu đo ứng dụng đánh giá xói mòn

3.7. Mô hình kịch bản đánh giá

3.8. Phân tích, xử lý số liệu thông số trận mưa đo được và đề xuất ứng dụng đánh giá xói mòn đất ở Việt Nam

3.9. Kết luận chương III

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Hệ thống đo mưa và phương pháp quang học

Luận án tập trung vào việc nâng cao hiệu quả của hệ thống đo mưa bằng cách áp dụng phương pháp quang học. Phương pháp này sử dụng hiệu ứng quang học để đo kích thước và vận tốc hạt mưa, mang lại độ chính xác cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Công nghệ đo mưa hiện đại đòi hỏi sự cải tiến liên tục để đáp ứng nhu cầu thực tiễn, đặc biệt trong lĩnh vực khí tượng và môi trường.

1.1. Tổng quan về hệ thống đo mưa

Các hệ thống đo mưa hiện nay bao gồm nhiều phương pháp khác nhau, từ đo bằng tác động cơ học đến đo bằng hình ảnh và quang học. Phương pháp quang học được đánh giá cao nhờ khả năng đo đồng thời kích thước và vận tốc hạt mưa, giảm thiểu sai số do vị trí hạt cắt qua dải sáng. Nghiên cứu của Kiesewetter D. đã đề xuất phương pháp đo hai xung quang điện, giúp cải thiện độ chính xác đáng kể.

1.2. Ưu điểm của phương pháp quang học

Phương pháp quang học sử dụng nguồn sáng và điốt quang để đo các thông số hạt mưa. Phương pháp này khắc phục được nhược điểm của các phương pháp truyền thống như sai số do va chạm cơ học hoặc kích thước thiết bị cồng kềnh. Đặc biệt, phương pháp hai xung quang điện giúp giảm thiểu sai số do vị trí hạt cắt qua dải sáng, mang lại kết quả đo chính xác hơn.

II. Nâng cao hiệu quả hệ thống đo mưa

Luận án đề xuất các biểu thức và thuật toán mới để nâng cao hiệu quả của hệ thống đo mưa. Các cải tiến bao gồm thay thế nguồn sáng, cải tiến cơ cấu gá đỡ và hiệu chỉnh trục quang, cũng như hoàn thiện phần cứng xử lý dữ liệu. Những thay đổi này giúp tăng độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống, đáp ứng nhu cầu thực tiễn trong lĩnh vực khí tượng.

2.1. Cải tiến công nghệ đo mưa

Luận án đề xuất thay thế nguồn sáng bằng các công nghệ hiện đại hơn, giúp tăng độ ổn định và tuổi thọ của hệ thống. Cơ cấu gá đỡ và hiệu chỉnh trục quang cũng được cải tiến để giảm thiểu sai số do lệch trục. Phần cứng xử lý dữ liệu được nâng cấp để tăng tốc độ xử lý và độ chính xác của các phép đo.

2.2. Thiết kế và chế tạo thiết bị đo mưa

Dựa trên các cải tiến đề xuất, luận án đã thiết kế và chế tạo một thiết bị đo mưa mới. Thiết bị này kế thừa mô hình đo của Kiesewetter D. và tích hợp các cải tiến về nguồn sáng, cơ cấu gá đỡ và phần cứng xử lý. Thiết bị được hiệu chuẩn kỹ lưỡng trước khi triển khai thực địa, đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy cao.

III. Ứng dụng thực tiễn và đánh giá kết quả

Luận án đã tiến hành thử nghiệm thiết bị đo mưa trong các mô hình thực nghiệm và thực địa. Kết quả cho thấy thiết bị đạt độ chính xác cao trong việc đo kích thước và vận tốc hạt mưa, cũng như các thông số trận mưa. Thiết bị cũng được đánh giá khả năng ứng dụng trong việc đánh giá xói mòn đất do hạt mưa, mang lại giá trị thực tiễn cao.

3.1. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm

Thiết bị được thử nghiệm với các mô hình thực nghiệm như viên bi sắt, đầu nhỏ giọt nước và hệ tạo mưa giả lập. Kết quả cho thấy thiết bị đạt độ chính xác cao trong việc đo kích thước và vận tốc hạt, với sai số tối thiểu so với các phương pháp đo truyền thống.

3.2. Thử nghiệm thực địa và đánh giá xói mòn

Thiết bị được triển khai thử nghiệm tại trạm khí tượng Hà Đông. Kết quả đo được sử dụng để đánh giá xói mòn đất do hạt mưa, mang lại giá trị thực tiễn trong lĩnh vực nông nghiệp và môi trường. Phương pháp xử lý số liệu đề xuất cũng được đánh giá cao về hiệu quả và độ tin cậy.

Luận án tiến sĩ kỹ thuật: Nâng cao hiệu quả hệ thống đo mưa sử dụng phương pháp quang học