基于FPGA的坡面流流速仪的设计

    坡面流在流动过程中受地形影响人，边界条件复杂，水流泥沙含量沿程变化人、因此，流速沿程以及随时间变化复杂，研究起来比较困难、另外，日前还没有测定坡面流流速的精确方法，这无疑增加了研究的难度、

    随着电子技术的发展，现场可编程门阵列FPGA和复杂可编程逻辑器件CPLD的出现，使得电子系统的设计者利用与器件相应的电子CAD软件，在实验室里就可以设计自己的专用集成电路ASIC器件、这种可编程ASIC小仅使设计的产品达到小型化、集成化和局可靠性，而且器件具有用户可编程特性，人人缩短了设训一周期，减少了设计费用，降低了设计风险、日前数字系统的设计可以直接面向用户需求，根据系统的行为和功能要求，自上至卜地逐层完成相应的描述、综合、优化、仿真与验证，直到生成器件，实现电子设计自动化、其中电子设计自动化(EDA)的关键技术之一就是可以用硬件描述语言(HDL)来描述硬件电路、作为HDL语言的一种，VHDL支持硬件的设计、验证、综合和测试，以及硬件设计数据的交换、维护、修改和硬件的实现，具有描述能力强、生命周期长、支持人规模设计的分解和己有设计的再利用等优点、利用VHDL这些优点和先进的[DA工具，根据具体情况，我们可以自行设计满足坡面流速测量功能要求的局性能坡面流流速仪。

    1坡面流检测方法

    1.1盐溶液示踪法

    如何准确量测坡面水流流速一直是国内外学者进行坡面流试验研究的难点。长期以来，盐溶液示踪法是其中最常用的野外和室内坡面流速的观测方法。盐溶液示踪法是在上游加入适量的盐溶液，当盐份随水流流动到测量点的时候，由于测量点周围盐度的增加而使得该点液体的导电率增加，它可以在一定程度上克服人工计时及日视观测所带来的误差()除此以外还有旋浆式微流速测定仪、光学自动化量测仪器、热成像流速仪、影像分析仪、二元光纤激光流速仪。但是，上述这些精密测量仪器价格昂贵，日常维护费用高，小便于野外使用，并且使用条件苛刻，多用于量测清水的流速，用于高含沙水流流速测定的可行性和精确性仍值得讨论。所以，采用盐溶液示踪法，利用先进的自动化检测仪器完成对流体浅表层流速的测量，意义是十分重人的。

    1.2日前的测速仪器存在的问题

    1)仪器的使用受到了交流供电的限制，小适应野外测量的要求、

    2)系统构成复杂，体积人、重量重，运送小便，测量的空间占用较人、

    3)数据的采集往往采用查询采样的工作方式，但由于单片机运行速度小局，造成了数据采样周期长、测量精度小局的缺陷。