CN103852813A - 雨滴三维尺度检测装置及利用该装置计算雨滴体积的方法 - Google Patents
雨滴三维尺度检测装置及利用该装置计算雨滴体积的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103852813A CN103852813A CN201410017340.5A CN201410017340A CN103852813A CN 103852813 A CN103852813 A CN 103852813A CN 201410017340 A CN201410017340 A CN 201410017340A CN 103852813 A CN103852813 A CN 103852813A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- raindrop
- photodiode array
- string
- iii
- volume
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 33
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 9
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 25
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 13
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明涉及一种雨滴三维尺度检测装置及利用该装置计算雨滴体积的方法,属于气象观测技术领域。该雨滴三维尺度检测装置,包括激光器Ⅰ、光束整形系统Ⅰ、下层检测区、线阵光电探测器Ⅰ、激光器Ⅱ、光束整形系统Ⅱ、线阵光电探测器Ⅱ、激光器Ⅲ、光束整形系统Ⅲ、上层检测区和线阵光电探测器Ⅲ;利用该装置计算雨滴体积的方法为通过将雨滴建模为椭球形或馒头形,然后根据采集到的数据求出该雨滴的近似体积。该装置采用三维方向上高速线阵扫描的方法提高雨滴尺度采样精度和分辨率,增加毛毛雨等微小降水粒子的识别率,同时,改进现有的光学雨量计在对降水粒子形态的测量,如降水粒子的形状、下落角度等,建立更精确的数学模型,误差较小。
Description
技术领域
本发明涉及一种雨滴三维尺度检测装置及利用该装置计算雨滴体积的方法,属于气象观测技术领域。
背景技术
传统测量雨滴直径的方法有滤纸色斑法,高速摄影法,雷达观测法,激光全息摄影法,光学雨量计法,面粉团法等。工作量大,劳动强度高,无法自动完成自动分类统计测量工作,不适合对大量数据分析寻找规律。传统的雨量计有翻斗式雨量计,虹吸式雨量计,称重式雨量计等,虽然结构原理简单,但无法获得雨滴的粒径大小、雨滴降落速度,不能准确反映降雨的起、止时间和获取瞬间降雨强度信息。
现有遮挡式光学雨量计在产品结构上多采用一维或二维检测,一维遮挡式光学雨量计采样区间面积较小,只能实测降水粒子的一维横向粒子尺度,然后根据静风状态下粒子竖轴对称假设(粒子较小时假设为球体,粒子较大时假设为横长椭球或下扁平圆型馒头状等)建立降水粒子横向尺度与粒子体积间换算的数学模型,计算降水粒子的有效粒径和体积,这种方式存在的主要问题是由于一维尺度检测,且探测器像元数较少,造成实测信息量少。而轴对称计算模型在有风条件下与实际情况偏差较大,容易造成雨量计算误差。而且采用光学遮挡法检测下落雨滴体积时需要知道雨滴的直径,通常情况下下落雨滴体积的计算会采用实际扫描到的最长线作为实际雨滴的等效直径,但是由于受线阵光电探测器采集行频的限制,特别是当雨滴尺寸很小时,很难采集到等于雨滴直径的最长线,造成误差;如果在采集时因某种原因出现漏采,也会造成无法弥补的较大误差。当下落雨滴为椭球时,椭球的体积计算需要知道椭球的三个轴长,传统一维或二维检测无法满足,而且数据处理相对复杂,影响处理速度。当雨滴直径较大时,雨滴由于在垂直方向、迎风方向都受到力的作用,形状趋于不规则,因此采用传统一维或二维检测均无法较为准确反应雨滴的信息。另外,一维和二维检测存在雨滴粒子间相互遮挡,现有检测方式难以进一步提高检测精度。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足,本发明提供一种雨滴三维尺度检测装置及利用该装置计算雨滴体积的方法。该装置采用高速线阵扫描的方法提高采样精度和分辨率,增加毛毛雨等微小粒子的识别率,同时,改进现有的光学雨量计在对降水粒子形态的测量,如降水粒子的形状、下落角度等,建立更精确的数学模型,通过该方法计算得到的雨滴体积误差较小,本发明通过以下技术方案实现。
一般而言,当雨滴较小时(如等效粒径小于1mm),表面张力占主导地位,此时的雨滴在表面张力的作用下,形状为球形;当雨滴较大时,受空气阻力作用,雨滴形状略微变扁,为椭球形;当雨滴尺寸进一步增大时,静水压强和空气动压强的数值逐渐增大,成为主要控制因素,并且可发现,空气动压强的增长速率要快于静水压强的增长速率,此时雨滴的形状不再是球形,雨滴底部受气流压迫,变为“馒头”形状;当雨滴再进一步变大时,在驻点处,很可能会使曲率变成负值,表面向里凹陷,最终很可能贯穿雨滴,这时较大的雨滴就会破裂成许多小雨滴。
一种雨滴三维尺度检测装置,包括激光器Ⅰ1、光束整形系统Ⅰ2、下层检测区3、线阵光电探测器Ⅰ4、激光器Ⅱ5、光束整形系统Ⅱ6、线阵光电探测器Ⅱ7、激光器Ⅲ8、激光光束整形系统Ⅲ9、上层检测区10和线阵光电探测器Ⅲ11,所述激光器Ⅰ1发出的发散光经光束整形系统Ⅰ2后变换为与xy平面平行并沿x方向传播、在y方向有宽度、在垂直方向的厚度小于1mm的平行片光光束,并照射在线阵光电探测器Ⅰ4上,激光器Ⅱ5发出的发散光经光束整形系统Ⅱ6后变换为与xy平面平行、并沿y方向传播、在x方向具有宽度、在垂直方向的厚度小于1mm的平行片光光束,并照射在线阵光电探测器Ⅱ7上,沿x方向传播的平行片光光束与沿y方向传播的平行片光光束垂直交叉重合部分构成下层检测区3,当有降水粒子至上落下穿过检测区3时,会对x、y两个方向的平行片光光束产生遮挡形成阴影,使得入射到探测器的平行片光光束的强度发生改变,线阵光电探测器Ⅰ4、Ⅱ7可以根据阴影部分平行片光光束强度的变化,得到该方向上下落雨滴的尺度基本形态信息,该二维光路用于降水粒子水平两个方向的尺度大小检测,激光器Ⅲ8位于激光器Ⅰ1正上端,激光器Ⅲ8发出的发散光经光束整形系统Ⅲ9后变换为与xy平面平行、并沿x方向传播、在y方向有宽度、在垂直方向的厚度小于1mm的平行片光光束,并照射在线阵光电探测器Ⅲ11上,该平行片光光束构成上层检测区10,该光路与下层y方向光路用于测量雨滴落速和粒子铅直方向的尺度大小。
所述线阵光电探测器Ⅰ4、线阵光电探测器Ⅱ7、线阵光电探测器Ⅲ11包括具有4096象元数、7μm*7μm象元尺度、24KHz采集行频的线阵CCD。
一种利用上述的雨滴三维尺度检测装置计算雨滴体积的方法,该方法为:将雨滴按照其等效尺度大小建模,当雨滴等效尺度小于3mm时将雨滴建模为椭球形;当雨滴等效尺度大于或等于3mm时将雨滴建模为馒头形;
步骤1:计算近似轴长,通过线阵光电探测器Ⅰ(4)采集到该椭球形在下层的椭圆形图形、组成该椭圆形的每一条弦的弦长(d1、d2、…、di…、dn)及相邻两条弦之间的间距(h1、h2、…、hi…、hm),按比例去除上下边缘误差较大的弦,随机选取三条弦长和三条弦间的两个间距,分别记为d1、d2、d3、h1、h2,然后按照方程组:
步骤2:计算近似轴长,通过线阵光电探测器Ⅱ(7)采集到该椭球形在xy面的椭圆形图形、组成该椭圆形的每一条弦的弦长(d1、d2、…、di…、dn)及相邻两条弦之间的间距(h1、h2、…、hi…、hm),按比例去除上下边缘误差较大的弦,随机选取三条弦长和三条弦间的两个间距,分别记为d1、d2、d3、h1、h2,然后按照方程组:
步骤3:计算近似轴长,通过线阵光电探测器Ⅰ(4)和线阵光电探测器Ⅲ(11)采集到同一雨滴的同一条弦的时间为和,求得时间差t,已知线阵光电探测器Ⅰ(4)和线阵光电探测器Ⅲ(11)位置之间的间距为、两个线阵光电探测器Ⅰ、Ⅲ(4、11)行频一定因此每次的采集时间为为定值、雨滴下落采集到的行数为,根据方程组、=/t计算出近似轴长,其中雨滴的落速;
(2)当雨滴为馒头形时,由于在垂直方向受空气阻力等作用、在迎风方向受到风力的作用,综合作用的结果使得雨滴形状趋于不规则,同时雨滴尺度较大,在同样线阵探测器采集行频条件下,可采集到的数据足够多,因此采用三维体积积分的方法计算雨滴体积,由于采集到的图像是实际馒头形雨滴的倒像,但是该倒像最后一条采集弦底部缺失,该缺失的部分是雨滴的顶部,具体步骤如下:
通过不同形状及直径的小球寻找该计算方法的最小误差,使该计算方法较为可靠:
(1)将实测直径为1.18mm的规则球体使用该装置对其三维数据进行检测,如图4及图5所示,10次采集数据计算得到的等效直径较为接近,偏差较小,在允许误差范围内;
(2)将实测直径为2.1835mm的小球(球的体积为43.58mm3)使用该装置对其三维数据进行检测,采集到的图像如图6和7所示,以下层检测区采集到的图像所示,线阵光电探测器Ⅰ4和线阵光电探测器Ⅱ7分别采集到其椭圆形的每一条弦长(d1、d2、…、di…、dn)及每条弦之间的间距(h1、h2、…、hi…、hm),由于采集到的弦在靠近上下边缘的位置较短,会增大计算误差,因此应将采集到的弦数据按不同比例去除上下边缘的弦,如图8所示,当去除比例达到35%时,等效直径最为接近实测直径,因此对后续雨滴进行计算时,应将采集到的弦数据以35%比例去除上下边缘的弦(即上边缘去除占总弦数17.5%比例弦,下边缘去除占总弦数17.5%比例弦,若去掉的占总弦数17.5%比例的弦不为整数时采用四舍五入凑成整数);对保留下来的弦任意选取三条弦长和三条弦间的两个间距计算得到的近似轴长、,然后对、进行去除大偏差数值处理,即当|-︱<n时,=;当|-︱<n时,=,如图9所示,当=0.05时,近似轴长最接近真实值,因此对后续雨滴进行计算时,、大偏差数值处理过程中取为0.05;
本发明的有益效果是:(1)该装置采用高速线阵扫描的方法提高采样精度和分辨率,增加毛毛雨等微小粒子的识别率,同时,改进现有的光学雨量计在对降水粒子形态的测量,如降水粒子的形状、下落角度等,建立更精确的数学模型;(2)通过该方法计算得到的雨滴体积误差较小。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图;
图2是本发明下层检测区3示意图;
图3是本发明上层检测区10示意图;
图4是本发明直径为1.18mm的小球采集次数等效直径对比图;
图5是本发明直径为1.18mm的小球采集次数偏差对比图;
图6是本发明直径为2.1835mm的小球在下层检测区3上线阵光电探测器Ⅰ4采集图;
图7是本发明直径为2.1835mm的小球在下层检测区3上线阵光电探测器Ⅱ7采集图;
图8是本发明直径为2.1835mm的小球不同比例截去边缘线的等效直径对比图;
图9是本发明直径为2.1835mm的小球等效直径去大偏差数值对比图;
图10是本发明当雨滴等效尺度小于3mm时将雨滴建模为椭球形计算原理示意图;
图11是本发明馒头形物体采集图;
图12是本发明当雨滴等效尺度等于或大于3mm时将雨滴建模为馒头形原理示意图;
图13是本发明当雨滴等效尺度等于或大于3mm时将雨滴建模为馒头形计算原理示意图。
图1至3中:1-激光器Ⅰ,2-光束整形系统Ⅰ,3-下层检测区,4-线阵光电探测器Ⅰ,5-激光器Ⅱ,6-光束整形系统Ⅱ,7-线阵光电探测器Ⅱ,8-激光器Ⅲ,9-光束整形系统Ⅲ,10-上层检测区,11-线阵光电探测器Ⅲ;
图10中:当雨滴等效尺度小于3mm时将雨滴建模为椭球形,d1、d2、d3分别为该椭球形的三条弦的弦长,h1、h2为三条弦间的两个间距;
图12中:当雨滴等效尺度等于或大于3mm时将雨滴建模为馒头形,d1、d2为该馒头形相邻两条扫描弦的长度,h为相邻两条扫描弦的间距;
图13中:当雨滴等效尺度等于或大于3mm时将雨滴建模为馒头形,dn-1为该馒头形采集到的倒数第二条扫描弦的长度,dn为该馒头形采集到的最后一条扫描弦的长度,hn-1为倒数第二条扫描弦与最后一条扫描弦的间距。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1至3所示,该雨滴三维尺度检测装置,包括激光器Ⅰ1、光束整形系统Ⅰ2、下层检测区3、线阵光电探测器Ⅰ4、激光器Ⅱ5、光束整形系统Ⅱ6、线阵光电探测器Ⅱ7、激光器Ⅲ8、激光光束整形系统Ⅲ9、上层检测区10和线阵光电探测器Ⅲ11,所述激光器Ⅰ1发出的发散光经光束整形系统Ⅰ2后变换为与xy平面平行并沿x方向传播、在y方向有宽度、在垂直方向的厚度小于1mm的平行片光光束,并照射在线阵光电探测器Ⅰ4上,激光器Ⅱ5发出的发散光经光束整形系统Ⅱ6后变换为与xy平面平行、并沿y方向传播、在x方向具有宽度、在垂直方向的厚度小于1mm的平行片光光束,并照射在线阵光电探测器Ⅱ7上,沿x方向传播的平行片光光束与沿y方向传播的平行片光光束垂直交叉重合部分构成下层检测区3,当有降水粒子至上落下穿过检测区3时,会对x、y两个方向的平行片光光束产生遮挡形成阴影,使得入射到探测器的平行片光光束的强度发生改变,线阵光电探测器Ⅰ4、Ⅱ7可以根据阴影部分平行片光光束强度的变化,得到该方向上下落雨滴的尺度基本形态信息,该二维光路用于降水粒子水平两个方向的尺度大小检测,激光器Ⅲ8位于激光器Ⅰ1正上端,激光器Ⅲ8发出的发散光经光束整形系统Ⅲ9后变换为与xy平面平行、并沿x方向传播、在y方向有宽度、在垂直方向的厚度小于1mm的平行片光光束,并照射在线阵光电探测器Ⅲ11上,该平行片光光束构成上层检测区10,该光路与下层y方向光路用于测量雨滴落速和粒子铅直方向的尺度大小。
其中线阵光电探测器Ⅰ4、线阵光电探测器Ⅱ7、线阵光电探测器Ⅲ11包括具有4096象元数、7μm*7μm象元尺度、24KHz采集行频的线阵CCD。
如图6、7、10所示,该利用上述的雨滴三维尺度检测装置计算雨滴体积的方法,该方法为:将雨滴按照其等效尺度大小建模,当雨滴等效尺度小于3mm时将雨滴建模为椭球形;当雨滴等效尺度大于或等于3mm时将雨滴建模为馒头形;
步骤1:计算近似轴长,通过线阵光电探测器Ⅰ(4)采集到该椭球形在下层的椭圆形图形、组成该椭圆形的每一条弦的弦长(d1、d2、…、di…、dn)及相邻两条弦之间的间距(h1、h2、…、hi…、hm),按比例去除上下边缘误差较大的弦,随机选取三条弦长和三条弦间的两个间距,分别记为d1、d2、d3、h1、h2,然后按照方程组:
步骤2:计算近似轴长,通过线阵光电探测器Ⅱ(7)采集到该椭球形在xy面的椭圆形图形、组成该椭圆形的每一条弦的弦长(d1、d2、…、di…、dn)及相邻两条弦之间的间距(h1、h2、…、hi…、hm),按比例去除上下边缘误差较大的弦,随机选取三条弦长和三条弦间的两个间距,分别记为d1、d2、d3、h1、h2,然后按照方程组:
步骤3:计算近似轴长,通过线阵光电探测器Ⅰ(4)和线阵光电探测器Ⅲ(11)采集到同一雨滴的同一条弦的时间为和,求得时间差t,已知线阵光电探测器Ⅰ(4)和线阵光电探测器Ⅲ(11)位置之间的间距为、两个线阵光电探测器Ⅰ、Ⅲ(4、11)行频一定因此每次的采集时间为为定值、雨滴下落采集到的行数为,根据方程组、=/t计算出近似轴长,其中雨滴的落速;
实施例2
如图1至3所示,该雨滴三维尺度检测装置,包括激光器Ⅰ1、光束整形系统Ⅰ2、下层检测区3、线阵光电探测器Ⅰ4、激光器Ⅱ5、光束整形系统Ⅱ6、线阵光电探测器Ⅱ7、激光器Ⅲ8、激光光束整形系统Ⅲ9、上层检测区10和线阵光电探测器Ⅲ11,所述激光器Ⅰ1发出的发散光经光束整形系统Ⅰ2后变换为与xy平面平行并沿x方向传播、在y方向有宽度、在垂直方向的厚度小于1mm的平行片光光束,并照射在线阵光电探测器Ⅰ4上,激光器Ⅱ5发出的发散光经光束整形系统Ⅱ6后变换为与xy平面平行、并沿y方向传播、在x方向具有宽度、在垂直方向的厚度小于1mm的平行片光光束,并照射在线阵光电探测器Ⅱ7上,沿x方向传播的平行片光光束与沿y方向传播的平行片光光束垂直交叉重合部分构成下层检测区3,当有降水粒子至上落下穿过检测区3时,会对x、y两个方向的平行片光光束产生遮挡形成阴影,使得入射到探测器的平行片光光束的强度发生改变,线阵光电探测器Ⅰ4、Ⅱ7可以根据阴影部分平行片光光束强度的变化,得到该方向上下落雨滴的尺度基本形态信息,该二维光路用于降水粒子水平两个方向的尺度大小检测,激光器Ⅲ8位于激光器Ⅰ1正上端,激光器Ⅲ8发出的发散光经光束整形系统Ⅲ9后变换为与xy平面平行、并沿x方向传播、在y方向有宽度、在垂直方向的厚度小于1mm的平行片光光束,并照射在线阵光电探测器Ⅲ11上,该平行片光光束构成上层检测区10,该光路与下层y方向光路用于测量雨滴落速和粒子铅直方向的尺度大小。
其中线阵光电探测器Ⅰ4、线阵光电探测器Ⅱ7、线阵光电探测器Ⅲ11包括具有4096象元数、7μm*7μm象元尺度、24KHz采集行频的线阵CCD。
如图11至13所示,该利用上述的雨滴三维尺度检测装置计算雨滴体积的方法,该方法为:将雨滴按照其等效尺度大小建模,当雨滴等效尺度小于3mm时将雨滴建模为椭球形;当雨滴等效尺度大于或等于3mm时将雨滴建模为馒头形;
当雨滴为馒头形时,由于在垂直方向受空气阻力等作用、在迎风方向受到风力的作用,综合作用的结果使得雨滴形状趋于不规则,同时雨滴尺度较大,在同样线阵探测器采集行频条件下,可采集到的数据足够多,因此采用三维体积积分的方法计算雨滴体积,由于采集到的图像是实际馒头形雨滴的倒像,但是该倒像最后一条采集弦底部缺失,该缺失的部分是雨滴的顶部,具体步骤如下:
Claims (3)
1.一种雨滴三维尺度检测装置,其特征在于:包括激光器Ⅰ(1)、光束整形系统Ⅰ(2)、下层检测区(3)、线阵光电探测器Ⅰ(4)、激光器Ⅱ(5)、光束整形系统Ⅱ(6)、线阵光电探测器Ⅱ(7)、激光器Ⅲ(8)、激光光束整形系统Ⅲ(9)、上层检测区(10)和线阵光电探测器Ⅲ(11),所述激光器Ⅰ(1)发出的发散光经光束整形系统Ⅰ(2)后变换为与xy平面平行并沿x方向传播、在y方向有宽度、在垂直方向的厚度小于1mm的平行片光光束,并照射在线阵光电探测器Ⅰ(4)上,激光器Ⅱ(5)发出的发散光经光束整形系统Ⅱ(6)后变换为与xy平面平行、并沿y方向传播、在x方向具有宽度、在垂直方向的厚度小于1mm的平行片光光束,并照射在线阵光电探测器Ⅱ(7)上,沿x方向传播的平行片光光束与沿y方向传播的平行片光光束垂直交叉重合部分构成下层检测区(3),激光器Ⅲ(8)位于激光器Ⅰ(1)正上端,激光器Ⅲ(8)发出的发散光经光束整形系统Ⅲ(9)后变换为与xy平面平行、并沿x方向传播、在y方向有宽度、在垂直方向的厚度小于1mm的平行片光光束,并照射在线阵光电探测器Ⅲ(11)上,该平行片光光束构成上层检测区(10)。
2.根据权利要求1所述的雨滴三维尺度检测装置,其特征在于:所述线阵光电探测器Ⅰ(4)、线阵光电探测器Ⅱ(7)、线阵光电探测器Ⅲ(11)包括具有4096象元数、7μm*7μm象元尺度、24KHz采集行频的线阵CCD。
3.一种利用权利要求1所述的雨滴三维尺度检测装置计算雨滴体积的方法,其特征在于该方法为:将雨滴按照其等效尺度大小建模,当雨滴等效尺度小于3mm时将雨滴建模为椭球形;当雨滴等效尺度大于或等于3mm时将雨滴建模为馒头形;
步骤1:计算近似轴长,通过线阵光电探测器Ⅰ(4)采集到该椭球形在下层的椭圆形图形、组成该椭圆形的每一条弦的弦长(d1、d2、…、di…、dn)及相邻两条弦之间的间距(h1、h2、…、hi…、hm),按比例去除上下边缘误差较大的弦,随机选取三条弦长和三条弦间的两个间距,分别记为d1、d2、d3、h1、h2,然后按照方程组:
步骤2:计算近似轴长,通过线阵光电探测器Ⅱ(7)采集到该椭球形在xy面的椭圆形图形、组成该椭圆形的每一条弦的弦长(d1、d2、…、di…、dn)及相邻两条弦之间的间距(h1、h2、…、hi…、hm),按比例去除上下边缘误差较大的弦,随机选取三条弦长和三条弦间的两个间距,分别记为d1、d2、d3、h1、h2,然后按照方程组:
步骤3:计算近似轴长,通过线阵光电探测器Ⅰ(4)和线阵光电探测器Ⅲ(11)采集到同一雨滴的同一条弦的时间为和,求得时间差t,已知线阵光电探测器Ⅰ(4)和线阵光电探测器Ⅲ(11)位置之间的间距为、两个线阵光电探测器Ⅰ、Ⅲ(4、11)行频一定因此每次的采集时间为为定值、雨滴下落采集到的行数为,根据方程组、=/t计算出近似轴长,其中雨滴的落速;
(2)当雨滴为馒头形时,由于在垂直方向受空气阻力等作用、在迎风方向受到风力的作用,综合作用的结果使得雨滴形状趋于不规则,同时雨滴尺度较大,在同样线阵探测器采集行频条件下,可采集到的数据足够多,因此采用三维体积积分的方法计算雨滴体积,由于采集到的图像是实际馒头形雨滴的倒像,但是该倒像最后一条采集弦底部缺失,该缺失的部分是雨滴的顶部,具体步骤如下:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410017340.5A CN103852813B (zh) | 2014-01-15 | 2014-01-15 | 雨滴三维尺度检测装置及利用该装置计算雨滴体积的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410017340.5A CN103852813B (zh) | 2014-01-15 | 2014-01-15 | 雨滴三维尺度检测装置及利用该装置计算雨滴体积的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103852813A true CN103852813A (zh) | 2014-06-11 |
CN103852813B CN103852813B (zh) | 2016-11-23 |
Family
ID=50860690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410017340.5A Expired - Fee Related CN103852813B (zh) | 2014-01-15 | 2014-01-15 | 雨滴三维尺度检测装置及利用该装置计算雨滴体积的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103852813B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105091796A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-11-25 | 西安电子科技大学 | 雨滴谱仪及雨滴倾角的测量方法 |
CN108761573A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-11-06 | 昆明理工大学 | 一种基于全息技术的双光路光学雨量计 |
CN109307645A (zh) * | 2017-07-26 | 2019-02-05 | 四川西物激光技术有限公司 | 一种三维成像激光雨滴谱仪 |
CN109917354A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-06-21 | 上海禾赛光电科技有限公司 | 激光雷达的接收装置、激光雷达及其回波处理方法 |
CN111006847A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-14 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种降雨装置、降雨装置的参数校准方法和相关装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102436015B (zh) * | 2011-12-02 | 2014-01-08 | 南京英恩特环境技术有限公司 | 脉冲照明光学雨量测量方法与雨量计 |
CN203745670U (zh) * | 2014-01-15 | 2014-07-30 | 昆明理工大学 | 雨滴三维尺度检测装置 |
-
2014
- 2014-01-15 CN CN201410017340.5A patent/CN103852813B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105091796A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-11-25 | 西安电子科技大学 | 雨滴谱仪及雨滴倾角的测量方法 |
CN105091796B (zh) * | 2015-08-24 | 2017-07-07 | 西安电子科技大学 | 雨滴谱仪及雨滴倾角的测量方法 |
CN109307645A (zh) * | 2017-07-26 | 2019-02-05 | 四川西物激光技术有限公司 | 一种三维成像激光雨滴谱仪 |
CN108761573A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-11-06 | 昆明理工大学 | 一种基于全息技术的双光路光学雨量计 |
CN108761573B (zh) * | 2018-04-28 | 2024-01-26 | 昆明理工大学 | 一种基于全息技术的双光路光学雨量计 |
CN109917354A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-06-21 | 上海禾赛光电科技有限公司 | 激光雷达的接收装置、激光雷达及其回波处理方法 |
CN109917354B (zh) * | 2019-04-26 | 2020-06-02 | 上海禾赛光电科技有限公司 | 激光雷达的接收装置、激光雷达及其回波处理方法 |
CN111006847A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-14 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种降雨装置、降雨装置的参数校准方法和相关装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103852813B (zh) | 2016-11-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103852813B (zh) | 雨滴三维尺度检测装置及利用该装置计算雨滴体积的方法 | |
CN103869385B (zh) | 一种激光检测雨量的方法及装置 | |
Luo et al. | Wind tunnel simulation of the three-dimensional airflow patterns behind cuboid obstacles at different angles of wind incidence, and their significance for the formation of sand shadows | |
CN110806175B (zh) | 一种基于三维激光扫描技术的干滩监测方法 | |
CN113673181A (zh) | 一种基于多源风场数据的机场区域风切变智能识别方法 | |
Peña | Østerild: A natural laboratory for atmospheric turbulence | |
JP6347064B2 (ja) | レーザー計測結果解析システム | |
CN102628944A (zh) | 一种基于多普勒雷达资料的层云与对流云自动识别方法 | |
Bergström et al. | Wind power in forests: wind and effects on loads | |
CN203745670U (zh) | 雨滴三维尺度检测装置 | |
CN107631782A (zh) | 一种基于Harris角点检测的水位检测方法 | |
CN106677117A (zh) | 试验室水槽试验海堤堤顶越浪量自动测量装置 | |
Newman et al. | An error reduction algorithm to improve lidar turbulence estimates for wind energy | |
Crozier et al. | Concentration distributions in aerosol plumes three to twenty‐two miles from a point source | |
CN110286072B (zh) | 一种基于模式识别的风沙输移动态量测方法 | |
Angelou et al. | Wind lidars reveal turbulence transport mechanism in the wake of a tree | |
CN104297753A (zh) | 一种基于自适应缩减算子的导航雷达图像反演海面风向方法 | |
Xie et al. | Sensing wind for environmental and energy applications | |
CN207894954U (zh) | 一种高水条件下的水面流速检测系统 | |
Mann et al. | Laser scanning of a recirculation zone on the Bolund escarpment | |
CN113868970B (zh) | 一种基于数值仿真模型及中尺度气象模式的机场区域多源风场融合方法 | |
CN113759387B (zh) | 一种基于三维激光雷达的海岸防浪建筑物越浪量测量方法 | |
KR100929237B1 (ko) | 적재 높이 측정 장치 | |
CN108490505A (zh) | 一种台风风场空间结构的判断方法和装置 | |
CN113281716A (zh) | 一种光子计数激光雷达数据去噪方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161123 Termination date: 20220115 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |