CN102967723A - 一种动态物体的速度测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动态物体的速度测量系统，包括有设置于动态物体运动路径上的两个物体密度采集器、与两个物体密度采集器连接的微处理器的相似形分析比较器和与相似形分析比较器连接的物体移动速度计算器。本发明根据两个物体密度采集器汇总二维密度-时间数据组，然后根据相关运算找出两个相似中心点，根据相似中心点对应的采样时间求出动态物体的速度。本发明主要解决不规则物体移动时的速度测量问题，特别是能测量出物体在移动过程中形状发生变化的物体，其获取不规则物体的移动速度时应用方便，使用效果不受限于物体自身的形态、物体所处的空间形状和环境因素的限制，应用范围广，解决了大部分不规则物体在特殊环境下的速度测量问题。
Description
技术领域
本发明涉及动态物体运动速度的测量领域，具体是一种动态物体的速度测量系统。
背景技术
随着工业的发展，人们需要掌握所有物体在不同环境和不同形态下的运行速度。现有的物体速度测量方法多是基于物体的形态固定和运动有规律的条件进行的测量，对于形态不规则、运动无规则的物体的速度测量没有很好的方法。例如面粉在气体输送管道内某点位置的即时速度的测量，纸浆在输送管道内某点位置有效纸浆移动的即时速度的测量等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种动态物体的速度测量系统，其用于测量形态不规则、运动无规则的动态物体的速度，其测试结果科学、准确。
本发明的技术方案为：
一种动态物体的速度测量系统，包括有设置于动态物体运动路径上的两个物体密度采集器和与两个物体密度采集器连接的计算机分析系统，所述的两个物体密度采集器分别将采集到的物体二维密度-时间数据组传输给计算机分析系统的微处理器，微处理器的相似形分析比较器根据两个二维密度-时间数据组进行相似分析和运算，得出动态物体的最大密度相关系数；然后相似形分析比较器将最大密度相关系数和物体二维密度-时间数据组传输给微处理器的物体移动速度计算器，物体移动速度计算器分别从两个物体二维密度-时间数据组中找出最大密度相关系数对应的时间坐标点T1和T2，然后根据公式V（t）=L/(T2-T1)得到动态物体的运动速度，其中，V（t）为动态物体的运动速度，L为两个物体密度采集器之间的距离。
所述的物体密度采集器选用核辐射测量物体密度的采集方法、利用物体重力实现物体密度的采集方法或利用定容方法实现物体密度的采集实现方法。
所述的动态物体是先经过第一物体密度采集器后再经过第二物体密度采集器；所述的动态物体整体结构在第一物体密度采集器处被划分成m个组成区间, 第一物体密度采集器采集第一物体二维密度-时间数据组包括有m个组成区间的物体密度和m个组成区间经过第一物体密度采集器处对应的采样时间；所述的动态物体整体结构在第二物体密度采集器处被划分成n个组成区间, 第二物体密度采集器采集的第二物体二维密度-时间数据组包括有n个组成区间的物体密度和n个组成区间经过第二物体密度采集器处对应的采样时间。
所述的两个物体密度采集器分别将采集到的物体二维密度-时间数据组传输给计算机分析系统的微处理器后，物体二维密度-时间数据组首先被存储于微处理器的二维密度-时间存储器中，然后相似性分析比较器经过相似分析和运算后，得出动态物体的最大密度相关系数，将最大密度相关系数传输给微处理器的物体移动速度计算器，物体移动速度计算器从存储器存储的两个物体二维密度-时间数据组中找出最大密度相关系数对应的时间坐标点T1和T2，最后计算动态物体的运动速度，并于显示器中进行显示。
所述的计算机分析系统还包括与所述的微处理器连接的键盘操作装置。
所述的相似形分析比较器运算得到最大密度相关系数的具体步骤为：
（1）、假设最大密度相关系数在第一物体二维密度-时间数据组中对应的组成区间序号为x，假设最大密度相关系数在第二物体二维密度-时间数据组中对应的组成区间序号为y，同时用z表示计算的密度相关系数的个数，SSz表示密度相关系数；
（2）、设置x、y、z和SSz的起始值为x=c，y=0，z=0，SSz=0，其中，c表示第一物体密度采集器采样序号的延迟常数；
（3）、根据公式：SSz= SSz’+S1px*S2py计算所有的密度相关系数，即计算结束点为x=m，y=n，z=m-c，其中，SSz’为上一个密度相关系数，S1px为本密度相关系数对应的第一物体密度采集器采集的物体组成区间的物体密度，S2py为本密度相关系数对应的第二物体密度采集器采集的物体组成区间的物体密度；本计算程序分为两级嵌套循环，首先从z=0起计算第一个相关系数样本开始，进入计算程序的第二级内部循环为 x=c-z 到 m，y=0 到 n ，应用公式SSz= SSz’+S1px*S2py 计算出第一个相关系数样本SS0，然后样本z加1，计算出第二个相关系数样本SS1，依次递增z即为第一级外部循环，直到密度相关系数个数z增加到m-c为止，计算出所有m-c个相关系数样本SSz；最后从计算的所有m-c个密度相关系数样本中求出最大密度相关系数。
本发明的优点：
本发明根据相距一定距离的两个物体密度采集器采集物体的密度和时间信息，分别汇总成二维密度-时间数据组，然后根据相关运算找出两个相似中心点，根据相似中心点对应的采样时间求出动态物体的速度。本发明主要解决不规则物体移动时的速度测量问题，特别是能测量出物体在移动过程中形状发生变化的物体。本发明在获取不规则物体的移动速度时应用方便，使用效果不受限于物体自身的形态、物体所处的空间形状和环境因素的限制。应用范围广，解决了大部分不规则物体在特殊环境下的速度测量问题。
附图说明
图1是本发明测量不规则物体的系统结构图。
图2是本发明实施例1中测量不规则物体的测速原理图。
图3是本发明实施例2中测量变形物体的测速原理图。
图4是本发明实施例3中测量固定形状物体的测速原理图。
图5是本发明相似形分析比较器相关运算的程序流程图。
具体实施方式
实施例1
见图1、图2， SAMP1和SAMP2分别为第一物体密度采集点和第二物体密度采集点，密度采集方式可以是核辐射密度感应采集、重力传感采集或容积密度采集等；第一物体密度采集201和第二物体密度采集器202相距L米，图2中两个散状图分别为SAMP1和SAMP2采集的散状物体的时间-密度二维图形，标示的1点表示T1时刻相似形密度中心，2点表示T2时刻相似形密度中心；动态物体整体结构在第一物体密度采集器201处被划分成m个组成区间, 第一物体密度采集器201采集第一物体二维密度-时间数据组包括有m个组成区间的物体密度和m个组成区间经过第一物体密度采集器处对应的采样时间，具体数据见表1；动态物体整体结构在第二物体密度采集器202处被划分成n个组成区间, 第二物体密度采集器202采集的第二物体二维密度-时间数据组包括有n个组成区间的物体密度和n个组成区间经过第二物体密度采集器处对应的采样时间，具体数据见表2；
见图1，第一物体密度采集201和第二物体密度采集器202分别将采集到的物体二维密度-时间数据组经过第一物体密度采集点SAMP1和第二物体密度采集点SAMP2传输给计算机分析系统1的微处理器102，物体二维密度-时间数据组首先被存储于微处理器102的二维密度-时间存储器123中，然后相似性分析比较器121经过相似分析和运算后，得出动态物体的最大密度相关系数，将最大密度相关系数传输给微处理器的物体移动速度计算器122，物体移动速度计算器122从存储器123存储的两个物体二维密度-时间数据组中找出最大密度相关系数对应的时间坐标点T1和T2，然后根据公式V（t）=L/(T2-T1)得到动态物体的运动速度，并于显示器103中进行显示，键盘操作装置101为人机交互输入装置，公式中，V（t）为动态物体的运动速度。
见图5，相似形分析比较器相关运算求最大密度相关系数的具体步骤为：
（1）、假设最大密度相关系数在第一物体二维密度-时间数据组中对应的组成区间序号为x，假设最大密度相关系数在第二物体二维密度-时间数据组中对应的组成区间序号为y，同时用z表示计算的密度相关系数的个数，SSz表示密度相关系数；
（2）、设置x、y、z和SSz的起始值为x=c，y=0，z=0，SSz=0，其中，c表示第一物体密度采集器采样序号的延迟常数；
（3）、根据公式：SSz= SSz’+S1px*S2py计算所有的密度相关系数，即计算结束点为x=m，y=n，z=m-c，其中，SSz’为上一个密度相关系数，S1pz为本密度相关系数对应的第一物体密度采集器采集的物体组成区间的物体密度，S2pz为本密度相关系数对应的第二物体密度采集器采集的物体组成区间的物体密度；本计算程序分为两级嵌套循环，首先从z=0起计算第一个相关系数样本开始，进入计算程序的第二级内部循环为 x=c-z 到 m，y=0 到 n ，应用公式SSz= SSz’+S1px*S2py 计算出第一个相关系数样本SS0，然后样本z加1，计算出第二个相关系数样本SS1，依次递增z即为第一级外部循环，直到密度相关系数个数z增加到m-c为止，计算出所有m-c个相关系数样本SSz；最后从计算的所有m-c个密度相关系数样本中求出最大密度相关系数。计算见图5。
实施例2
见图1、图3， SAMP1和SAMP2分别为第一物体密度采集点和第二物体密度采集点，密度采集方式可以是核辐射密度感应采集、重力传感采集或容积密度采集等；第一物体密度采集201和第二物体密度采集器202相距L米，图3中两个多变形分别为SAMP1和SAMP2采集的变形物体的时间-密度二维图形，标示的1点表示T1时刻相似形密度中心，2点表示T2时刻相似形密度中心；动态物体整体结构在第一物体密度采集器处被划分成m个组成区间, 第一物体密度采集器采集第一物体二维密度-时间数据组包括有m个组成区间的物体密度和m个组成区间经过第一物体密度采集器处对应的采样时间，具体数据见表1；动态物体整体结构在第二物体密度采集器处被划分成n个组成区间, 第二物体密度采集器采集的第二物体二维密度-时间数据组包括有n个组成区间的物体密度和n个组成区间经过第二物体密度采集器处对应的采样时间，具体数据见表2；
具体速度测量步骤同实施例1。
相似形分析比较器相关运算求最大密度相关系数的具体步骤同实施例1。
实施例3
见图1、图4， SAMP1和SAMP2分别为第一物体密度采集点和第二物体密度采集点，密度采集方式可以是核辐射密度感应采集、重力传感采集或容积密度采集等；第一物体密度采集201和第二物体密度采集器202相距L米，图4中两个多变形分别为SAMP1和SAMP2采集的固定形状物体的时间-密度二维图形，，标示的1点表示T1时刻相似形密度中心，2点表示T2时刻相似形密度中心；动态物体整体结构在第一物体密度采集器处被划分成m个组成区间, 第一物体密度采集器采集第一物体二维密度-时间数据组包括有m个组成区间的物体密度和m个组成区间经过第一物体密度采集器处对应的采样时间，具体数据见表1；动态物体整体结构在第二物体密度采集器处被划分成n个组成区间, 第二物体密度采集器采集的第二物体二维密度-时间数据组包括有n个组成区间的物体密度和n个组成区间经过第二物体密度采集器处对应的采样时间，具体数据见表2；
具体速度测量步骤同实施例1。
相似形分析比较器相关运算求最大密度相关系数的具体步骤同实施例1。
表1
| 序号 | 物体密度 | 采样时间 |
| S11 | S1p0 | S1t0 |
| S12 | S1p1 | S1t1 |
| S13 | S1p2 | S1t2 |
| S14 | S1p3 | S1t3 |
| S15 | S1p4 | S1t4 |
| .... | .... | .... |
| .... | .... | .... |
| S1x | S1px | S1tx |
| .... | .... | .... |
| S1m | S1pm | S1tm |
表2
| 序号 | 物体密度 | 采样时间 |
| S21 | S2p0 | S2t0 |
| S22 | S2p1 | S2t1 |
| S23 | S2p2 | S2t2 |
| S24 | S2p3 | S2t3 |
| S25 | S2p4 | S2t4 |
| .... | .... | .... |
| .... | .... | .... |
| S2y | S2py | S2ty |
| .... | .... | .... |
| S2n | S2pn | S2tn |
Claims (6)
1.一种动态物体的速度测量系统，其特征在于：包括有设置于动态物体运动路径上的两个物体密度采集器和与两个物体密度采集器连接的计算机分析系统，所述的两个物体密度采集器分别将采集到的物体二维密度-时间数据组传输给计算机分析系统的微处理器，微处理器的相似形分析比较器根据两个二维密度-时间数据组进行相似分析和运算，得出动态物体的最大密度相关系数；然后相似形分析比较器将最大密度相关系数和物体二维密度-时间数据组传输给微处理器的物体移动速度计算器，物体移动速度计算器分别从两个物体二维密度-时间数据组中找出最大密度相关系数对应的时间坐标点T1和T2，然后根据公式V（t）=L/(T2-T1)得到动态物体的运动速度，其中，V（t）为动态物体的运动速度，L为两个物体密度采集器之间的距离。
2.根据权利要求1所述的一种动态物体的速度测量系统，其特征在于：所述的物体密度采集器选用核辐射测量物体密度的采集方法、利用物体重力实现物体密度的采集方法或利用定容方法实现物体密度的采集实现方法。
3.根据权利要求1所述的一种动态物体的速度测量系统，其特征在于：所述的动态物体是先经过第一物体密度采集器后再经过第二物体密度采集器；所述的动态物体整体结构在第一物体密度采集器处被划分成m个组成区间, 第一物体密度采集器采集第一物体二维密度-时间数据组包括有m个组成区间的物体密度和m个组成区间经过第一物体密度采集器处对应的采样时间；所述的动态物体整体结构在第二物体密度采集器处被划分成n个组成区间, 第二物体密度采集器采集的第二物体二维密度-时间数据组包括有n个组成区间的物体密度和n个组成区间经过第二物体密度采集器处对应的采样时间。
4.根据权利要求1所述的一种动态物体的速度测量系统，其特征在于：所述的两个物体密度采集器分别将采集到的物体二维密度-时间数据组传输给计算机分析系统的微处理器后，物体二维密度-时间数据组首先被存储于微处理器的二维密度-时间存储器中，然后相似性分析比较器经过相似分析和运算后，得出动态物体的最大密度相关系数，将最大密度相关系数传输给微处理器的物体移动速度计算器，物体移动速度计算器从存储器存储的两个物体二维密度-时间数据组中找出最大密度相关系数对应的时间坐标点T1和T2，最后计算动态物体的运动速度，并于显示器中进行显示。
5.根据权利要求1所述的一种动态物体的速度测量系统，其特征在于：所述的计算机分析系统还包括与所述的微处理器连接的键盘操作装置。
6.根据权利要求3所述的一种动态物体的速度测量系统，其特征在于：所述的相似形分析比较器运算得到最大密度相关系数的具体步骤为：
（1）、假设最大密度相关系数在第一物体二维密度-时间数据组中对应的组成区间序号为x，假设最大密度相关系数在第二物体二维密度-时间数据组中对应的组成区间序号为y，同时用z表示计算的密度相关系数的个数，SSz表示密度相关系数；
（2）、设置x、y、z和SSz的起始值为x=c，y=0，z=0，SSz=0，其中，c表示第一物体密度采集器采样序号的延迟常数；
（3）、根据公式：SSz= SSz’+S1px*S2py计算所有的密度相关系数，即计算结束点为x=m，y=n，z=m-c，其中，SSz’为上一个密度相关系数，S1px为本密度相关系数对应的第一物体密度采集器采集的物体组成区间的物体密度，S2py为本密度相关系数对应的第二物体密度采集器采集的物体组成区间的物体密度；本计算程序分为两级嵌套循环，首先从z=0起计算第一个相关系数样本开始，进入计算程序的第二级内部循环为 x=c-z 到 m，y=0 到 n ，应用公式SSz= SSz’+S1px*S2py 计算出第一个相关系数样本SS0，然后样本z加1，计算出第二个相关系数样本SS1，依次递增z即为第一级外部循环，直到密度相关系数个数z增加到m-c为止，计算出所有m-c个相关系数样本SSz；最后从计算的所有m-c个密度相关系数样本中求出最大密度相关系数。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| GB2083624A (en) * | 1980-09-04 | 1982-03-24 | Marconi Co Ltd | Measuring flow or movement |
| CN101750124A (zh) * | 2009-12-14 | 2010-06-23 | 北京中油联自动化技术开发有限公司 | 一种多相流体的流速测量系统及测量方法 |
| CN102087298A (zh) * | 2011-01-25 | 2011-06-08 | 兰州海默科技股份有限公司 | 伽马射线截面成像装置、多相流流量测量装置及测量方法 |
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