CN106323824B - 一种微气泡静态立体成像观测装置 - Google Patents

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    • G01N15/0227—Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging using imaging, e.g. a projected image of suspension; using holography

Abstract

一种微气泡静态立体成像观测装置，包括与接触区连接用以引入含有气泡的水的观察槽，观察槽为内置换热盘管的梯台结构，换热盘管的一端接排出管，排出管悬在废液缸上方，以非淹没出流方式排出介质，另一端接三通一端，三通另两端分别通过止回阀和截止阀连接即热式水加热器和液氮瓶，观察槽斜置，光源位于其上底面一侧，光源与观察槽之间放置滤光板，观察槽的下底面一侧以及腰面侧均设置摄像头，摄像头与观察槽之间放置放大镜，各摄像头通过数据线连接入主机，对采集的影像进行处理运算；本发明利用液氮将含有气泡的液体从动态转为静态，克服了传统摄像法中动态采集信息时对焦困难的问题，消除了因气泡投影重叠造成的计算误差，可准确测量气泡尺寸。

Description

一种微气泡静态立体成像观测装置
技术领域
本发明属于污水深度处理技术领域，特别涉及一种微气泡静态立体成像观测装置。
背景技术
作为一种城市污水深度处理工艺，臭氧气浮工艺将臭氧氧化技术和气浮分离技术的有机结合，在一个操作单元内同时完成破乳、絮凝、固液分离、除色、嗅、味、消毒等多个过程。气泡尺寸是影响工艺处理效果的重要因素，因此测量气泡尺寸，探究最优处理效果下对应的气泡大小，对工艺应用有十分重要的意义。气浮接触区为了更好使气泡与絮体接触，采用限制区域容积的方式，造成了气泡密度增高。接触区气泡尺寸一般为40-500μm，微小的尺寸往往比一般测量方法的误差还要小。所以，常规的测量方法无法准确测量微小而密实的气泡。
目前常用的方案为摄像法，通过将部分含有气泡的水引出，使其贴附在观察槽的表面后采集影像信息，再通过换算得到气泡尺寸。用采集的影像可以精确的计算气泡尺寸，但是观察槽中液体波动使气泡不停移动，造成了相机对焦困难，难以清晰成像。另外，因为垂直于摄像方向的气泡容易造成纵向投影方向的影像重叠，所以无法用算法精确消除，从而带来较高的计算误差。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微气泡静态立体成像观测装置，能解决摄像法中动态采集信息时对焦困难、无法消除投影重叠带来的误差等问题，提高静态测量气泡尺寸的准确度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种微气泡静态立体成像观测装置，包括与接触区连接用以引入含有气泡的水的观察槽2，观察槽2为内置换热盘管3的梯台结构，观察槽2的出水管上设截止阀6，换热盘管3的一端接排出管10，排出管10悬在废液缸21上方，以非淹没出流方式排出介质，另一端通过进水管9接三通的一端，三通另两端分别通过止回阀12和截止阀11连接即热式水加热器13和液氮瓶14，观察槽2斜置，光源8位于其上底面一侧，光源8与观察槽2之间放置滤光板7，观察槽2的下底面一侧以及腰面侧均设置摄像头4，摄像头4与观察槽2之间放置放大镜5，各个摄像头4通过数据线连接入主机15，对采集的影像进行处理运算。正常运行的气浮设备出水通过分离区20进行进一步处理，从清水管18流出。
在工作时，液氮进入观察槽2，使由进样管1进入的动态液体转化为静态，在结冰状态下采集影像信息。
观察槽2呈梯台样式，上底面侧提供光源，下底面侧和各腰面侧进行图像采集，腰面侧采集图像位置和下底面侧部分重叠，以便构建该区域气泡的立体图像。
观察槽2内置散热盘管3，通过三通连接液氮14和即热式水加热器13，通过进水管9实现迅速冷冻和解冻液体的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、将液体迅速冰冻，静态下采集影像简单、清晰。
2、多方向采集影像，可以绘制气泡的立体图。
3、避免了气泡垂直投影带来的误差，减小计算误差。
4、测量气泡尺寸更准确，方便。
因此，与以往传统摄像法相比，本发明解决了对焦困难、无法消除投影重叠等问题，同时采用立体成像技术更精确的测量气泡尺寸，在污水深度处理中气浮分离领域具有重要意义。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是观察槽与摄像头位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1和图2所示，一种微气泡静态立体成像观测装置，观察槽2采用梯台设计，并对下底面、各侧腰面进行图像采集，既可以通过单独摄像头采集的影像计算气泡尺寸大小，又可以构建共同采集影像区域中气泡的立体图像。
观察槽2内设置散热盘管3，在液体进入后通入液氮，迅速冰冻液体，在静态下进行图像采集。采集结束后，盘管通入来自即热式水加热器13的热水，解冻观察槽2内液体并排出。
利用上述装置进行气泡尺寸测量的流程如下：
1.原水管16和溶气水管17正常运行，接触区19内充满气泡，打开截止阀6，含有气泡的水通过进样管1进入观察槽2。观察槽2内充满液体后，关闭截止阀6，同时迅速开启液氮14上的截止阀，关闭即热式水加热器的截止阀，使液氮通过盘管进液口9进入观察槽2内的散热盘管3。同时开启光源8提供足够的光照。
2.观察槽2内的液体冷冻后，关闭液氮14。同时，开启侧腰面方向的摄像头4进行图像采集，通过数据线存入主机15。主机15对采集的多张图像进行运算，先采集每张图像上的气泡尺寸，绘出尺寸分布图，经换算后计算气泡尺寸。后根据底面和各侧腰面图像中的重叠部分，绘制气泡的立体图像。
3.开启即热式水加热器13，使热水通过进水管9进入盘管3，解冻观察槽2内的液体，打开截止阀6，放空观察槽2。
综上，本发明利用液氮将含有气泡的液体从动态转为静态，克服了传统摄像法中动态采集信息时对焦困难的问题，消除了因气泡投影重叠造成的计算误差。通过梯台形观察槽和多方向成像技术，构建了气泡的立体图像，实现了气泡尺寸的精确测量。

Claims (4)

1.一种微气泡静态立体成像观测装置，其特征在于，包括与接触区连接用以引入含有气泡的水的观察槽(2)，观察槽(2)为内置换热盘管(3)的梯台结构，观察槽(2)的出水管上设截止阀(6)，换热盘管(3)的一端接排出管(10)，排出管(10)悬在废液缸(21)上方，以非淹没出流方式排出介质，另一端通过进水管(9)接三通的一端，三通另两端分别通过止回阀(12)和截止阀(11)连接即热式水加热器(13)和液氮瓶(14)，观察槽(2)斜置，光源(8)位于其上底面一侧，光源(8)与观察槽(2)之间放置滤光板(7)，观察槽(2)的下底面一侧以及腰面侧均设置摄像头(4)，摄像头(4)与观察槽(2)之间放置放大镜(5)，各个摄像头(4)通过数据线连接入主机(15)，对采集的影像进行处理运算。
2.根据权利要求1所述微气泡静态立体成像观测装置，其特征在于，在工作时，液氮进入观察槽(2)，使由进样管(1)进入的动态液体转化为静态，在结冰状态下采集影像信息。
3.根据权利要求1所述微气泡静态立体成像观测装置，其特征在于，观察槽(2)呈梯台样式，上底面侧提供光源，下底面侧和各腰面侧进行图像采集，腰面侧采集图像位置和下底面侧部分重叠，以便构建重叠区域的气泡的立体图像。
4.根据权利要求1所述微气泡静态立体成像观测装置，其特征在于，观察槽(2)内置换热盘管(3)，通过三通连接液氮瓶(14)和即热式水加热器(13)，通过进水管(9)实现迅速冷冻和解冻液体的目的。
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