專利名稱：一種泥沙沉速的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)泥沙沉速進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水中的泥沙顆粒受到重力的作用要下沉，在下沉過程中又受到水流的阻力作用。 起初，泥沙下沉?xí)r是加速運(yùn)動(dòng)，隨著泥沙下沉速度的增加，水流對(duì)泥沙的阻力也增大，當(dāng)泥 沙下沉速度達(dá)到某個(gè)極值時(shí)，泥沙等速下沉。泥沙的沉降速度是指單個(gè)顆粒在無邊界影響的靜止清水中的均勻沉降速度。傳統(tǒng) 測(cè)量方法通過人來記錄時(shí)間，由于沉降經(jīng)歷的時(shí)間較短，人的反應(yīng)時(shí)間所造成的誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種自動(dòng)采集參數(shù)，避免測(cè)量誤差，測(cè)量精確度高的泥沙沉速 的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案一種泥沙沉速的測(cè)量裝置，包括沉降池、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、沙倉(cāng)、擋板，沉降池的上 端固定連接沙倉(cāng)，沙倉(cāng)的下端設(shè)置擋板，位于沙倉(cāng)下方的沉降池的外側(cè)設(shè)置攝像機(jī)，攝像機(jī) 與計(jì)算機(jī)連接，擋板與計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明包括閃光燈，閃光燈固定連接在沙倉(cāng)的側(cè)壁上，閃光燈與計(jì)算機(jī)連接?；诒景l(fā)明的泥沙沉降的測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括如下步驟泥沙顆粒位于沙倉(cāng)內(nèi)，被擋板滯留，需要測(cè)量時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出實(shí)驗(yàn)信號(hào)，擋板向外 展開，泥沙顆粒在沉降池中自由下落，計(jì)算機(jī)通過系統(tǒng)記時(shí)器延遲發(fā)出控制信號(hào)，以保證泥 沙顆粒已在水中做勻速運(yùn)動(dòng)，攝像機(jī)記錄下泥沙顆粒第一時(shí)刻^的圖像，經(jīng)過一端時(shí)間后 攝像機(jī)記錄下泥沙顆粒第二時(shí)刻t2圖像，由于攝像機(jī)位置不變，計(jì)算機(jī)通過圖像處理分別 得到泥沙顆粒第一時(shí)刻、的坐標(biāo)(Xl，Yl)、第二時(shí)刻t2的坐標(biāo)(x2，y2)，即可得到泥沙沉降 時(shí)每秒所移動(dòng)的象素距離Vi 由于泥沙顆粒粒徑已知，同時(shí)泥沙顆粒在圖像中的所占象素經(jīng)圖像處理可提出， 即得到一個(gè)象素所代表的實(shí)際大小轉(zhuǎn)換因子a，從而得到泥沙沉速V v = a vlo基于本發(fā)明的泥沙沉降的測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括如下步驟泥沙顆粒位于沙倉(cāng)內(nèi)，被擋板滯留，需要測(cè)量時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出實(shí)驗(yàn)信號(hào)，擋板向外 展開，泥沙顆粒在沉降池中自由下落，計(jì)算機(jī)通過系統(tǒng)記時(shí)器延遲發(fā)出控制信號(hào)，以保證泥 沙顆粒已在水中做勻速運(yùn)動(dòng)，觸發(fā)閃光燈打開，閃光燈發(fā)光照亮泥沙顆粒，攝像機(jī)記錄下第 一時(shí)刻、的圖像，經(jīng)過A t時(shí)間后，閃光燈再次發(fā)光照亮泥沙顆粒，攝像機(jī)記錄下第二時(shí)刻t2圖像，由于攝像機(jī)位置不變，計(jì)算機(jī)通過圖像處理分別得到泥沙顆粒第一時(shí)刻^的坐標(biāo) (Xl，Yl)、第二時(shí)刻t2的坐標(biāo)(x2，y2)，即可得到泥沙沉降時(shí)每秒所移動(dòng)的象素距離Vl 由于泥沙顆粒粒徑已知，同時(shí)泥沙顆粒在圖像中的所占象素經(jīng)圖像處理可提出， 即得到一個(gè)象素所代表的實(shí)際大小轉(zhuǎn)換因子a，從而得到泥沙沉速V
本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明利用泥沙顆粒經(jīng)過兩次測(cè)量點(diǎn)的時(shí)間差得到泥沙沉速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量 結(jié)果準(zhǔn)確，避免了原來人力測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差，提高了測(cè)量的精度。2、本發(fā)明在測(cè)量計(jì)算泥沙沉速的各項(xiàng)參數(shù)時(shí)，通過攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè) 量，高度自動(dòng)化，且不受時(shí)間等因素的制約。


圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述如圖1所示，一種泥沙沉速的測(cè)量裝置，包括沉降池2、攝像機(jī)3、計(jì)算機(jī)4、沙倉(cāng)7、 擋板6，沉降池2的上端固定連接沙倉(cāng)7，沙倉(cāng)7的下端設(shè)置擋板6，位于沙倉(cāng)7下方的沉降 池2的外側(cè)設(shè)置攝像機(jī)3，攝像機(jī)3與計(jì)算機(jī)4連接，擋板6與計(jì)算機(jī)4連接。如圖1所示，本發(fā)明還包括閃光燈5，閃光燈5固定連接在沙倉(cāng)7的側(cè)壁上，閃光燈 5與計(jì)算機(jī)4連接?；诒景l(fā)明的泥沙沉降的測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括如下步驟泥沙顆粒1位于沙倉(cāng)7內(nèi)，被擋板6滯留，需要測(cè)量時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出實(shí)驗(yàn)信號(hào)，擋板 6向外展開，泥沙顆粒1在沉降池2中自由下落，計(jì)算機(jī)通過系統(tǒng)記時(shí)器延遲發(fā)出控制信號(hào)， 以保證泥沙顆粒已在水中做勻速運(yùn)動(dòng)，這里所述的以保證泥沙顆粒已在水中做勻速運(yùn)動(dòng)的 延遲時(shí)間通常是0. 5秒。攝像機(jī)3記錄下泥沙顆粒1第一時(shí)刻、的圖像，經(jīng)過一端時(shí)間后 攝像機(jī)3記錄下泥沙顆粒1第二時(shí)刻t2圖像，由于攝像機(jī)位置不變，計(jì)算機(jī)4通過圖像處 理分別得到泥沙顆粒1第一時(shí)刻的坐標(biāo)(Xl，Yl)、第二時(shí)刻t2的坐標(biāo)(x2, y2)，即可得到 泥沙沉降時(shí)每秒所移動(dòng)的象素距離Vl
v n 由于泥沙顆粒1粒徑已知，同時(shí)泥沙顆粒在圖像中的所占象素經(jīng)圖像處理可提 出，即得到一個(gè)象素所代表的實(shí)際大小轉(zhuǎn)換因子a，從而得到泥沙沉速v v = a vl基于本發(fā)明的泥沙沉降的測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括如下步驟
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泥沙顆粒1位于沙倉(cāng)7內(nèi)，被擋板6滯留，需要測(cè)量時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出實(shí)驗(yàn)信號(hào)，擋板 6向外展開，泥沙顆粒1在沉降池2中自由下落，計(jì)算機(jī)通過系統(tǒng)記時(shí)器延遲發(fā)出控制信號(hào)， 以保證泥沙顆粒已在水中做勻速運(yùn)動(dòng)，這里所述的以保證泥沙顆粒已在水中做勻速運(yùn)動(dòng)的 延遲時(shí)間通常是0. 5秒。觸發(fā)閃光燈5打開，閃光燈5發(fā)光照亮泥沙顆粒1，攝像機(jī)3記錄 下第一時(shí)刻、的圖像，經(jīng)過At時(shí)間后，閃光燈5再次發(fā)光照亮泥沙顆粒1，攝像機(jī)3記錄 下第二時(shí)刻t2圖像，由于攝像機(jī)位置不變，計(jì)算機(jī)4通過圖像處理分別得到泥沙顆粒1第 一時(shí)刻、的坐標(biāo)(Xl，Yl)、第二時(shí)刻t2的坐標(biāo)(x2，y2)，即可得到泥沙沉降時(shí)每秒所移動(dòng)的 象素距離Vi 由于泥沙顆粒1粒徑已知，同時(shí)泥沙顆粒在圖像中的所占象素經(jīng)圖像處理可提 出，即得到一個(gè)象素所代表的實(shí)際大小轉(zhuǎn)換因子a，從而得到泥沙沉速v v = a vlo
權(quán)利要求
一種泥沙沉速的測(cè)量裝置，其特征在于包括沉降池(2)、攝像機(jī)(3)、計(jì)算機(jī)(4)、沙倉(cāng)(7)、擋板(6)，沉降池(2)的上端固定連接沙倉(cāng)(7)，沙倉(cāng)(7)的下端設(shè)置擋板(6)，位于沙倉(cāng)(7)下方的沉降池(2)的外側(cè)設(shè)置攝像機(jī)(3)，攝像機(jī)(3)與計(jì)算機(jī)(4)連接，擋板(6)與計(jì)算機(jī)(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥沙沉速的測(cè)量裝置，其特征在于還包括閃光燈(5)，閃光燈 (5)固定連接在沙倉(cāng)(7)的側(cè)壁上，閃光燈(5)與計(jì)算機(jī)(4)連接。
3.基于權(quán)利要求1所述的泥沙沉降的測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于包括如下步驟泥沙顆粒(1)位于沙倉(cāng)(7)內(nèi)，被擋板(6)滯留，需要測(cè)量時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出實(shí)驗(yàn)信號(hào)，擋 板(6)向外展開，泥沙顆粒(1)在沉降池(2)中自由下落，計(jì)算機(jī)通過系統(tǒng)記時(shí)器延遲發(fā)出 控制信號(hào)，以保證泥沙顆粒已在水中做勻速運(yùn)動(dòng)，攝像機(jī)(3)記錄下泥沙顆粒(1)第一時(shí)刻 、的圖像，經(jīng)過一端時(shí)間后攝像機(jī)(3)記錄下泥沙顆粒(1)第二時(shí)刻t2圖像，由于攝像機(jī) 位置不變，計(jì)算機(jī)⑷通過圖像處理分別得到泥沙顆粒⑴第一時(shí)刻、的坐標(biāo)(Xl，Yl)、第 二時(shí)刻t2的坐標(biāo)(x2，y2)，即可得到泥沙沉降時(shí)每秒所移動(dòng)的象素距離V1 由于泥沙顆粒(1)粒徑已知，同時(shí)泥沙顆粒在圖像中的所占象素經(jīng)圖像處理可提出， 即得到一個(gè)象素所代表的實(shí)際大小轉(zhuǎn)換因子α，從而得到泥沙沉速V
4.基于權(quán)利要求1或2所述的泥沙沉降的測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于包括如下 步驟泥沙顆粒(1)位于沙倉(cāng)(7)內(nèi)，被擋板(6)滯留，需要測(cè)量時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出實(shí)驗(yàn)信號(hào)，擋 板(6)向外展開，泥沙顆粒(1)在沉降池(2)中自由下落，計(jì)算機(jī)通過系統(tǒng)記時(shí)器延遲發(fā)出 控制信號(hào)，以保證泥沙顆粒已在水中做勻速運(yùn)動(dòng)，觸發(fā)閃光燈(5)打開，閃光燈(5)發(fā)光照 亮泥沙顆粒(1)，攝像機(jī)⑶記錄下第一時(shí)刻、的圖像，經(jīng)過At時(shí)間后，閃光燈(5)再次 發(fā)光照亮泥沙顆粒(1)，攝像機(jī)(3)記錄下第二時(shí)刻、圖像，由于攝像機(jī)位置不變，計(jì)算機(jī) (4)通過圖像處理分別得到泥沙顆粒⑴第一時(shí)刻、的坐標(biāo)(Xl，Yl)、第二時(shí)刻t2的坐標(biāo) (x2，y2)，即可得到泥沙沉降時(shí)每秒所移動(dòng)的象素距離V1 由于泥沙顆粒(1)粒徑已知，同時(shí)泥沙顆粒在圖像中的所占象素經(jīng)圖像處理可提出， 即得到一個(gè)象素所代表的實(shí)際大小轉(zhuǎn)換因子α，從而得到泥沙沉速V
全文摘要
一種泥沙沉速的測(cè)量裝置及其測(cè)量方法，涉及對(duì)泥沙沉速進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括沉降池、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、沙倉(cāng)、擋板，沉降池的上端固定連接沙倉(cāng)，沙倉(cāng)的下端設(shè)置擋板，位于沙倉(cāng)下方的沉降池的外側(cè)設(shè)置攝像機(jī)，攝像機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，擋板與計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明包括閃光燈，閃光燈固定連接在沙倉(cāng)的側(cè)壁上，閃光燈與計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)采集參數(shù)，避免測(cè)量誤差，測(cè)量精確度高的目的。
文檔編號(hào)G01P5/18GK101852813SQ201010175580
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者唐洪武, 唐立模, 王浩, 陳紅 申請(qǐng)人:河海大學(xué)