CN101852813A - 一种泥沙沉速的测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

一种泥沙沉速的测量装置及其测量方法，涉及对泥沙沉速进行测量的技术领域。本发明包括沉降池、摄像机、计算机、沙仓、挡板，沉降池的上端固定连接沙仓，沙仓的下端设置挡板，位于沙仓下方的沉降池的外侧设置摄像机，摄像机与计算机连接，挡板与计算机连接。本发明包括闪光灯，闪光灯固定连接在沙仓的侧壁上，闪光灯与计算机连接。本发明实现了自动采集参数，避免测量误差，测量精确度高的目的。

Description

一种泥沙沉速的测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及对泥沙沉速进行测量的技术领域。

背景技术

水中的泥沙颗粒受到重力的作用要下沉，在下沉过程中又受到水流的阻力作用。起初，泥沙下沉时是加速运动，随着泥沙下沉速度的增加，水流对泥沙的阻力也增大，当泥沙下沉速度达到某个极值时，泥沙等速下沉。

泥沙的沉降速度是指单个颗粒在无边界影响的静止清水中的均匀沉降速度。传统测量方法通过人来记录时间，由于沉降经历的时间较短，人的反应时间所造成的误差较大。

发明内容

本发明目的是提供一种自动采集参数，避免测量误差，测量精确度高的泥沙沉速的测量装置及其测量方法。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种泥沙沉速的测量装置，包括沉降池、摄像机、计算机、沙仓、挡板，沉降池的上端固定连接沙仓，沙仓的下端设置挡板，位于沙仓下方的沉降池的外侧设置摄像机，摄像机与计算机连接，挡板与计算机连接。

本发明包括闪光灯，闪光灯固定连接在沙仓的侧壁上，闪光灯与计算机连接。

基于本发明的泥沙沉降的测量装置的测量方法，包括如下步骤：

泥沙颗粒位于沙仓内，被挡板滞留，需要测量时，计算机发出实验信号，挡板向外展开，泥沙颗粒在沉降池中自由下落，计算机通过系统记时器延迟发出控制信号，以保证泥沙颗粒已在水中做匀速运动，摄像机记录下泥沙颗粒第一时刻t₁的图像，经过一端时间后摄像机记录下泥沙颗粒第二时刻t₂图像，由于摄像机位置不变，计算机通过图像处理分别得到泥沙颗粒第一时刻t₁的坐标(x₁，y₁)、第二时刻t₂的坐标(x₂，y₂)，即可得到泥沙沉降时每秒所移动的象素距离v₁：

$v_1=\frac{y_2-y_1}{t_2-t_1}$

由于泥沙颗粒粒径已知，同时泥沙颗粒在图像中的所占象素经图像处理可提出，即得到一个象素所代表的实际大小：转换因子α，从而得到泥沙沉速v：

v＝αv_1。

基于本发明的泥沙沉降的测量装置的测量方法，包括如下步骤：

泥沙颗粒位于沙仓内，被挡板滞留，需要测量时，计算机发出实验信号，挡板向外展开，泥沙颗粒在沉降池中自由下落，计算机通过系统记时器延迟发出控制信号，以保证泥沙颗粒已在水中做匀速运动，触发闪光灯打开，闪光灯发光照亮泥沙颗粒，摄像机记录下第一时刻t₁的图像，经过Δt时间后，闪光灯再次发光照亮泥沙颗粒，摄像机记录下第二时刻t₂图像，由于摄像机位置不变，计算机通过图像处理分别得到泥沙颗粒第一时刻t₁的坐标(x₁，y₁)、第二时刻t₂的坐标(x₂，y₂)，即可得到泥沙沉降时每秒所移动的象素距离v₁：

$v_1=\frac{y_2-y_1}{t_2-t_1}$

由于泥沙颗粒粒径已知，同时泥沙颗粒在图像中的所占象素经图像处理可提出，即得到一个象素所代表的实际大小：转换因子α，从而得到泥沙沉速v：

v＝αv_1。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明利用泥沙颗粒经过两次测量点的时间差得到泥沙沉速，结构简单，测量结果准确，避免了原来人力测量时产生的误差，提高了测量的精度。

2、本发明在测量计算泥沙沉速的各项参数时，通过摄像机和计算机实现自动测量，高度自动化，且不受时间等因素的制约。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细描述：

如图1所示，一种泥沙沉速的测量装置，包括沉降池2、摄像机3、计算机4、沙仓7、挡板6，沉降池2的上端固定连接沙仓7，沙仓7的下端设置挡板6，位于沙仓7下方的沉降池2的外侧设置摄像机3，摄像机3与计算机4连接，挡板6与计算机4连接。

如图1所示，本发明还包括闪光灯5，闪光灯5固定连接在沙仓7的侧壁上，闪光灯5与计算机4连接。

基于本发明的泥沙沉降的测量装置的测量方法，包括如下步骤：

泥沙颗粒1位于沙仓7内，被挡板6滞留，需要测量时，计算机发出实验信号，挡板6向外展开，泥沙颗粒1在沉降池2中自由下落，计算机通过系统记时器延迟发出控制信号，以保证泥沙颗粒已在水中做匀速运动，这里所述的以保证泥沙颗粒已在水中做匀速运动的延迟时间通常是0.5秒。摄像机3记录下泥沙颗粒1第一时刻t₁的图像，经过一端时间后摄像机3记录下泥沙颗粒1第二时刻t₂图像，由于摄像机位置不变，计算机4通过图像处理分别得到泥沙颗粒1第一时刻t₁的坐标(x₁，y₁)、第二时刻t₂的坐标(x₂，y₂)，即可得到泥沙沉降时每秒所移动的象素距离v₁：

$v_1=\frac{y_2-y_1}{t_2-t_1}$

由于泥沙颗粒1粒径已知，同时泥沙颗粒在图像中的所占象素经图像处理可提出，即得到一个象素所代表的实际大小：转换因子α，从而得到泥沙沉速v：

v＝α_v1。

基于本发明的泥沙沉降的测量装置的测量方法，包括如下步骤：

泥沙颗粒1位于沙仓7内，被挡板6滞留，需要测量时，计算机发出实验信号，挡板6向外展开，泥沙颗粒1在沉降池2中自由下落，计算机通过系统记时器延迟发出控制信号，以保证泥沙颗粒已在水中做匀速运动，这里所述的以保证泥沙颗粒已在水中做匀速运动的延迟时间通常是0.5秒。触发闪光灯5打开，闪光灯5发光照亮泥沙颗粒1，摄像机3记录下第一时刻t₁的图像，经过Δt时间后，闪光灯5再次发光照亮泥沙颗粒1，摄像机3记录下第二时刻t₂图像，由于摄像机位置不变，计算机4通过图像处理分别得到泥沙颗粒1第一时刻t₁的坐标(x₁，y₁)、第二时刻t₂的坐标(x₂，y₂)，即可得到泥沙沉降时每秒所移动的象素距离v₁：

$v_1=\frac{y_2-y_1}{t_2-t_1}$

由于泥沙颗粒1粒径已知，同时泥沙颗粒在图像中的所占象素经图像处理可提出，即得到一个象素所代表的实际大小：转换因子α，从而得到泥沙沉速v：

v＝αv_1。

Claims (4)

1.一种泥沙沉速的测量装置，其特征在于包括沉降池(2)、摄像机(3)、计算机(4)、沙仓(7)、挡板(6)，沉降池(2)的上端固定连接沙仓(7)，沙仓(7)的下端设置挡板(6)，位于沙仓(7)下方的沉降池(2)的外侧设置摄像机(3)，摄像机(3)与计算机(4)连接，挡板(6)与计算机(4)连接。

2.根据权利要求1所述的泥沙沉速的测量装置，其特征在于还包括闪光灯(5)，闪光灯(5)固定连接在沙仓(7)的侧壁上，闪光灯(5)与计算机(4)连接。

3.基于权利要求1所述的泥沙沉降的测量装置的测量方法，其特征在于包括如下步骤：

泥沙颗粒(1)位于沙仓(7)内，被挡板(6)滞留，需要测量时，计算机发出实验信号，挡板(6)向外展开，泥沙颗粒(1)在沉降池(2)中自由下落，计算机通过系统记时器延迟发出控制信号，以保证泥沙颗粒已在水中做匀速运动，摄像机(3)记录下泥沙颗粒(1)第一时刻t₁的图像，经过一端时间后摄像机(3)记录下泥沙颗粒(1)第二时刻t₂图像，由于摄像机位置不变，计算机(4)通过图像处理分别得到泥沙颗粒(1)第一时刻t₁的坐标(x₁，y₁)、第二时刻t₂的坐标(x₂，y₂)，即可得到泥沙沉降时每秒所移动的象素距离v₁：

$v_1=\frac{y_2-y_1}{t_2-t_1}$

由于泥沙颗粒(1)粒径已知，同时泥沙颗粒在图像中的所占象素经图像处理可提出，即得到一个象素所代表的实际大小：转换因子α，从而得到泥沙沉速v：

v＝αv₁。

4.基于权利要求1或2所述的泥沙沉降的测量装置的测量方法，其特征在于包括如下步骤：

泥沙颗粒(1)位于沙仓(7)内，被挡板(6)滞留，需要测量时，计算机发出实验信号，挡板(6)向外展开，泥沙颗粒(1)在沉降池(2)中自由下落，计算机通过系统记时器延迟发出控制信号，以保证泥沙颗粒已在水中做匀速运动，触发闪光灯(5)打开，闪光灯(5)发光照亮泥沙颗粒(1)，摄像机(3)记录下第一时刻t₁的图像，经过Δt时间后，闪光灯(5)再次发光照亮泥沙颗粒(1)，摄像机(3)记录下第二时刻t₂图像，由于摄像机位置不变，计算机(4)通过图像处理分别得到泥沙颗粒(1)第一时刻t₁的坐标(x₁，y₁)、第二时刻t₂的坐标(x₂，y₂)，即可得到泥沙沉降时每秒所移动的象素距离v₁：

$v_1=\frac{y_2-y_1}{t_2-t_1}$

由于泥沙颗粒(1)粒径已知，同时泥沙颗粒在图像中的所占象素经图像处理可提出，即得到一个象素所代表的实际大小：转换因子α，从而得到泥沙沉速v：

v＝αv₁。