CN106908189B - 一种微差压高精度测试方法 - Google Patents

一种微差压高精度测试方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106908189B
CN106908189B CN201710077831.2A CN201710077831A CN106908189B CN 106908189 B CN106908189 B CN 106908189B CN 201710077831 A CN201710077831 A CN 201710077831A CN 106908189 B CN106908189 B CN 106908189B
Authority
CN
China
Prior art keywords
image
matrix
black
white image
black white
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.)
Active
Application number
CN201710077831.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106908189A (zh
Inventor
黄浩
张秋实
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
Original Assignee
China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA filed Critical China Academy of Aerospace Aerodynamics CAAA
Priority to CN201710077831.2A priority Critical patent/CN106908189B/zh
Publication of CN106908189A publication Critical patent/CN106908189A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106908189B publication Critical patent/CN106908189B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G01L13/04—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values using floats or liquids as sensing elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/08—Means for indicating or recording, e.g. for remote indication

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

一种微差压高精度测试方法，涉及空气动力测量技术领域；包括如下步骤：步骤(一)、将测试装置固定安装；步骤(二)、计算标定系数；步骤(三)、设定黑白转换阈值；采集测试前灰度图像A和测试后灰度图像B；步骤(四)、将2个灰度图像分别转换为黑白图像，并分别提取液位边界；步骤(五)、计算相关系数；并得到黑白图像A的液位和黑白图像B的液位的位置差量Δdpx；步骤(六)、计算待测工况的待测的微差压；本发明避免了电测量传感器在测试过程中的电噪声影响，极大提高了微小压差的测量精度，并且结构简单、使用方便、造价低廉。

Description

一种微差压高精度测试方法
技术领域
本发明涉及一种空气动力测量技术领域，特别是一种微差压高精度测试方法。
背景技术
高空无人飞行平台、低空小型无人飞行器等的研制，大型客机的摩阻控制等对国防、能源和经济十分重要的意义。开展这些方面的研究面临着同一个问题，即是实现对微差压的高精度测试。
目前，常用的差压测试仪器为压电式压力传感器，此类传感器特点是频响宽、量程大、精度高。由于电噪声的干扰，其小量程时精度较低，产品精度最高只能达到0.5％。而低雷诺数气动特性研究以及边界层流动测试研究中，一般需要压力测试精度达到0.1％，甚至更高，精度不满足要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种微差压高精度测试方法，避免了电测量传感器在测试过程中的电噪声影响，极大提高了微小压差的测量精度，并且结构简单、使用方便、造价低廉。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种微差压高精度测试方法，包括如下步骤：
步骤(一)、将大倾角液柱式单管压力计1和相机2固定安装在T型基座3上；将标尺4沿大倾角液柱式单管压力计1柱体方向紧贴大倾角液柱式单管压力计1放置；
步骤(二)、计算标定系数
用相机2采集一幅液柱液位和标尺的图像，将图像旋转为水平状态；在图像上选取标尺上的两个刻度线，获取两个刻度线对应的像素坐标；设定选取的两个刻度线的水平方向距离为dx，其像素坐标水平间距为dpx，则标定系数C为：
步骤(三)、设定黑白转换阈值；撤掉标尺4，测试前，通过相机2采集一幅大倾角液柱式单管压力计1的灰度图像，记为A；测试后，通过相机2采集一幅大倾角液柱式单管压力计1的灰度图像，记为B；将图像A和图像B旋转为水平状态；
步骤(四)、根据步骤(三)中设定的黑白转换阈值，将灰度图像A转换为黑白图像A，将灰度图像B转换为黑白图像B，并分别提取液位边界；
步骤(五)、将提取液位边界后的黑白图像A转换为由0和1组成的二维矩阵A；将提取液位边界后黑白图像B转换为由0和1组成的二维矩阵B，矩阵A和矩阵B为大小相同的二维矩阵，记矩阵维度为m×n，m为正整数；n为正整数；将黑白图像A的矩阵和黑白图像B的矩阵进行互相关计算，通过互相关计算所得到的相关系数r(p)；并得到黑白图像A的液位和黑白图像B的液位的位置差量Δdpx；
式中，A(p)为将矩阵A向水平正方向平移p维后的矩阵，p取值为0～m；为保证平移后的矩阵维度仍是m×n，在平移后的矩阵前补充p列，补充值为1；
为矩阵A的所有元素的平均值；
为矩阵B的所有元素的平均值；
互相关计算过程中的峰值所对应的横坐标记为黑白图像A的液位和黑白图像B的液位的位置差量Δdpx；
步骤(六)、根据步骤(二)得到的标定系数C，换算出待测工况的待测的微差压dp，换算方法为：
dx＝C×dpx
dp＝ρgdxsin(α)
式中，dp为待测的微差压；
ρ为大倾角液柱式单管压力计1中的液体密度；
α为大倾角液柱式单管压力计1的安装角；
g为重力加速度。
在上述的一种微差压高精度测试方法，所述步骤(一)中，相机2为数码相机或单反相机。
在上述的一种微差压高精度测试方法，所述步骤(一)中，T型基座3水平横置；大倾角液柱式单管压力计1倾斜5°-45°固定安装在T型基座3竖直杆的上部分；相机2水平固定安装在T型基座3的横杆上，且相机2的镜头指向大倾角液柱式单管压力计1。
在上述的一种微差压高精度测试方法，所述步骤(二)中，在图像上选取标尺上靠近图像左右两边缘的刻度线。
在上述的一种微差压高精度测试方法，所述步骤(三)中，采集图像时提高相机曝光度。
在上述的一种微差压高精度测试方法，所述步骤(五)中，所述黑白图像A中，像素点颜色为黑色，对应数值为0；像素点为白色，对应数值为1；黑白图像B中，像素点颜色为黑色，对应数值为0；像素点为白色，对应数值为1。
在上述的一种微差压高精度测试方法，所述步骤(五)中，将提取液位边界后的黑白图像A转换为由0和1组成的二维矩阵A，则黑白图像A液位所在位置值为0，其他位置值为1；将提取液位边界后黑白图像B转换为由0和1组成的二维矩阵B后，则黑白图像B液位所在位置值为0，其他位置值为1。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明将大倾角液柱式单管压力计和相机固定安装在T型基座上；将标尺沿大倾角液柱式单管压力计柱体方向紧贴大倾角液柱式单管压力计放置；提高了系统自身的稳定性；
(2)本发明采用相机采集一幅液柱液位和标尺的图像，在图像上选取标尺上的两个刻度线，并获取两个刻度线对应的像素坐标；设定选取的两个刻度线的水平方向距离为dx，其像素坐标水平间距为dpx，计算得到则标定系数提高了系统标定精度；
(3)本发明根据设定的黑白转换阈值，将灰度图像A转换为黑白图像A，将灰度图像B转换为黑白图像B，并分别提取液位边界；提高了液位辨识精度。
附图说明
图1为本发明整体布局示意图；
图2为本发明强曝光下液位边界测试结果；
图3为本发明互相关计算过程图；
图4为本发明标尺安装示意图；
图5为本发明试验对象是平板层流分离泡时的测试结果；
图6为本发明测试流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图6所示为测试流程图，由图可知，一种微差压高精度测试方法，包括如下步骤：
步骤(一)、如图1所示为整体布局示意图，由图可知，将大倾角液柱式单管压力计1和相机2固定安装在T型基座3上；如图4所示为标尺安装示意图，由图可知，将标尺4沿大倾角液柱式单管压力计1柱体方向紧贴大倾角液柱式单管压力计1放置；其中，相机2为数码相机或单反相机；且T型基座3水平横置；大倾角液柱式单管压力计1倾斜5°-45°固定安装在T型基座3竖直杆的上部分；相机2水平固定安装在T型基座3的横杆上，且相机2的镜头指向大倾角液柱式单管压力计1。
大倾角液柱式单管压力计1和相机2在保证图像清晰度的前提下尽量靠近，以保证提高压力测试的理论分辨率。T型基座3要求六自由度均具备足够的约束刚度，避免变形。
步骤(二)、计算标定系数
用相机2采集一幅液柱液位和标尺的图像，将图像旋转为水平状态；在图像上选取标尺上的两个刻度线，获取两个刻度线对应的像素坐标；设定选取的两个刻度线的水平方向距离为dx，其像素坐标水平间距为dpx，则标定系数C为：
步骤(三)、设定黑白转换阈值；撤掉标尺4，如图2所示为强曝光下液位边界测试结果，由图可知，测试前，通过相机2采集一幅大倾角液柱式单管压力计1的灰度图像，记为A；采集图像时提高相机曝光度；测试后，通过相机2采集一幅大倾角液柱式单管压力计1的灰度图像，记为B；将图像A和图像B旋转为水平状态；
步骤(四)、根据步骤(三)中设定的黑白转换阈值，将灰度图像A转换为黑白图像A，将灰度图像B转换为黑白图像B，并分别提取液位边界；
步骤(五)、将提取液位边界后的黑白图像A转换为由0和1组成的二维矩阵A；黑白图像A中，像素点颜色为黑色，对应数值为0；像素点为白色，对应数值为1；将提取液位边界后黑白图像B转换为由0和1组成的二维矩阵B，黑白图像B中，像素点颜色为黑色，对应数值为0；像素点为白色，对应数值为1；将提取液位边界后的黑白图像A转换为由0和1组成的二维矩阵A，则黑白图像A液位所在位置值为0，其他位置值为1；将提取液位边界后黑白图像B转换为由0和1组成的二维矩阵B后，则黑白图像B液位所在位置值为0，其他位置值为1。
矩阵A和矩阵B为大小相同的二维矩阵，记矩阵维度为m×n，m为正整数；n为正整数；如图3所示为互相关计算过程图，由图可知，将黑白图像A的矩阵和黑白图像B的矩阵进行互相关计算，通过互相关计算所得到的相关系数r(p)；并得到黑白图像A的液位和黑白图像B的液位的位置差量Δdpx；
所述
式中，A(p)为将矩阵A向水平正方向平移p维后的矩阵，p取值为0～m；为保证平移后的矩阵维度仍是m×n，在平移后的矩阵前补充p列，补充值为1；
为矩阵A的所有元素的平均值；
为矩阵B的所有元素的平均值；
互相关计算过程中的峰值所对应的横坐标记为黑白图像A的液位和黑白图像B的液位的位置差量Δdpx；
步骤(六)、根据步骤(二)得到的标定系数C，换算出待测工况的待测的微差压dp，换算方法为：
dx＝C×Δdpx
dp＝ρgdxsin(α)
式中，dp为待测的微差压；
ρ为大倾角液柱式单管压力计1中的液体密度；
α为大倾角液柱式单管压力计1的安装角；
g为重力加速度。
如图5所示为试验对象是平板层流分离泡时的测试结果，由图可知，试验通过平板上方预置的翼型形成流向逆压梯度，产生层流分离泡。通过本方法，测试平板边界层流向静压分布，获取了层流分离泡的分离点、转捩点以及再附点。其中转捩点是通过本方法的高精度测试才能提取出来的，普通的电测量传感器是无法清晰分辨的。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种微差压高精度测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤(一)、将大倾角液柱式单管压力计(1)和相机(2)固定安装在T型基座(3)上；将标尺(4)沿大倾角液柱式单管压力计(1)柱体方向紧贴大倾角液柱式单管压力计(1)放置；T型基座(3)水平横置；大倾角液柱式单管压力计(1)倾斜5°-45°固定安装在T型基座(3)竖直杆的上部分；相机(2)水平固定安装在T型基座(3)的横杆上，且相机(2)的镜头指向大倾角液柱式单管压力计(1)；
步骤(二)、计算标定系数
用相机(2)采集一幅液柱液位和标尺的图像，将图像旋转为水平状态；在图像上选取标尺上的两个刻度线，获取两个刻度线对应的像素坐标；设定选取的两个刻度线的水平方向距离为dx，其像素坐标水平间距为dpx，则标定系数C为：
步骤(三)、设定黑白转换阈值；撤掉标尺(4)，测试前，通过相机(2)采集一幅大倾角液柱式单管压力计(1)的灰度图像，记为A；测试后，通过相机(2)采集一幅大倾角液柱式单管压力计(1)的灰度图像，记为B；将图像A和图像B旋转为水平状态；
步骤(四)、根据步骤(三)中设定的黑白转换阈值，将灰度图像A转换为黑白图像A，将灰度图像B转换为黑白图像B，并分别提取液位边界；
步骤(五)、将提取液位边界后的黑白图像A转换为由0和1组成的二维矩阵A；将提取液位边界后黑白图像B转换为由0和1组成的二维矩阵B，矩阵A和矩阵B为大小相同的二维矩阵，记矩阵维度为m×n，m为正整数；n为正整数；将黑白图像A的矩阵和黑白图像B的矩阵进行互相关计算，通过互相关计算所得到的相关系数r(p)；并得到黑白图像A的液位和黑白图像B的液位的位置差量Δdpx；
式中，A(p)为将矩阵A向水平正方向平移p维后的矩阵，p取值为0～m；为保证平移后的矩阵维度仍是m×n，在平移后的矩阵前补充p列，补充值为1；
为矩阵A的所有元素的平均值；
为矩阵B的所有元素的平均值；
互相关计算过程中的峰值所对应的横坐标记为黑白图像A的液位和黑白图像B的液位的位置差量Δdpx；
步骤(六)、根据步骤(二)得到的标定系数C，换算出待测工况的待测的微差压dp，换算方法为：
dx＝C×Δdpx
dp＝ρgdxsin(α)
式中，dp为待测的微差压；
ρ为大倾角液柱式单管压力计(1)中的液体密度；
α为大倾角液柱式单管压力计(1)的安装角；
g为重力加速度。
2.根据权利要求1所述的一种微差压高精度测试方法，其特征在于：所述步骤(一)中，相机(2)为数码相机或单反相机。
3.根据权利要求2所述的一种微差压高精度测试方法，其特征在于：所述步骤(二)中，在图像上选取标尺上靠近图像左右两边缘的刻度线。
4.根据权利要求3所述的一种微差压高精度测试方法，其特征在于：所述步骤(三)中，采集图像时提高相机曝光度。
5.根据权利要求4所述的一种微差压高精度测试方法，其特征在于：所述步骤(五)中，所述黑白图像A中，像素点颜色为黑色，对应数值为0；像素点为白色，对应数值为1；黑白图像B中，像素点颜色为黑色，对应数值为0；像素点为白色，对应数值为1。
6.根据权利要求5所述的一种微差压高精度测试方法，其特征在于：所述步骤(五)中，将提取液位边界后的黑白图像A转换为由0和1组成的二维矩阵A，则黑白图像A液位所在位置值为0，其他位置值为1；将提取液位边界后黑白图像B转换为由0和1组成的二维矩阵B后，则黑白图像B液位所在位置值为0，其他位置值为1。
CN201710077831.2A 2017-02-14 2017-02-14 一种微差压高精度测试方法 Active CN106908189B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710077831.2A CN106908189B (zh) 2017-02-14 2017-02-14 一种微差压高精度测试方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710077831.2A CN106908189B (zh) 2017-02-14 2017-02-14 一种微差压高精度测试方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106908189A CN106908189A (zh) 2017-06-30
CN106908189B true CN106908189B (zh) 2019-03-26

Family

ID=59208534

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710077831.2A Active CN106908189B (zh) 2017-02-14 2017-02-14 一种微差压高精度测试方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106908189B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0195873A1 (en) * 1985-03-28 1986-10-01 The Goodyear Tire & Rubber Company A method of forming a colour graduated picture from a black-white graduated picture and in particular a method of producing a colour graduated isobar representation of a pressure distribution
CN102151128A (zh) * 2011-02-25 2011-08-17 浙江工商大学 一种柱显压力校正方法
CN102589769A (zh) * 2012-02-29 2012-07-18 西安邮电学院 基于散射体应变的高灵敏度应力传感检测系统
CN104573702A (zh) * 2014-12-01 2015-04-29 长沙众治电气技术有限公司 一种六氟化硫压力仪表图像自动识别方法
CN104634503A (zh) * 2015-02-10 2015-05-20 北京航空航天大学 一种测量流场压力场的方法及装置
CN105651198A (zh) * 2016-01-14 2016-06-08 清华大学 应力监测方法和应力监测装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0195873A1 (en) * 1985-03-28 1986-10-01 The Goodyear Tire & Rubber Company A method of forming a colour graduated picture from a black-white graduated picture and in particular a method of producing a colour graduated isobar representation of a pressure distribution
CN102151128A (zh) * 2011-02-25 2011-08-17 浙江工商大学 一种柱显压力校正方法
CN102589769A (zh) * 2012-02-29 2012-07-18 西安邮电学院 基于散射体应变的高灵敏度应力传感检测系统
CN104573702A (zh) * 2014-12-01 2015-04-29 长沙众治电气技术有限公司 一种六氟化硫压力仪表图像自动识别方法
CN104634503A (zh) * 2015-02-10 2015-05-20 北京航空航天大学 一种测量流场压力场的方法及装置
CN105651198A (zh) * 2016-01-14 2016-06-08 清华大学 应力监测方法和应力监测装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106908189A (zh) 2017-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104809718B (zh) 一种车载摄像头自动匹配标定方法
CN105157592B (zh) 基于双目视觉的柔性后缘可变形机翼的变形形状和速率的测量方法
CN104173054B (zh) 基于双目视觉技术的人体身高测量方法及其装置
CN107615006B (zh) 井道尺寸计测装置及井道尺寸计测方法
CN102607810B (zh) 一种使用新型靶标检测ccd相机传递函数的方法
US10247750B2 (en) Online measuring method of particle velocity in multiphase system
CN106768822A (zh) 一种流场边界层剪切应力光学测量方法
CN110579428A (zh) 一种液滴接触角的测量计算方法及装置
CN106827515A (zh) 3d打印成像校准方法和系统
CN103791892B (zh) 一种船载视场可调的海面观测装置及方法
CN106289062A (zh) 一种基准相机偏移量的校正方法
CN103366555B (zh) 基于航拍图像的交通事故现场图快速生成方法及系统
CN104864866B (zh) 飞行器飞行误差矫正装置、矫正方法及无人飞行器
CN105806318A (zh) 基于运动时间量的空间三维信息视觉测量方法
CN110879048A (zh) 一种基于标记点检测的桨叶扭转角实时监测方法
CN104913775B (zh) 无人机对地高度的测量方法、无人机定位方法及装置
CN104680526A (zh) 一种基于自相关算法的均匀颗粒粒径测量方法
CN108106781A (zh) 一种船模重心测量装置
CN111105466A (zh) 一种ct系统中相机的标定方法
CN109712201A (zh) 一种广域相机的定位能力标定装置及标定方法
CN107798668A (zh) 基于rgb影像的无人机成像高光谱几何校正的方法及系统
CN106908189B (zh) 一种微差压高精度测试方法
CN103913126B (zh) 用于角秒级三维变形的光学准直测量方法
CN102288164B (zh) 一种飞行器机翼结构变形的非接触测量方法
CN102519403A (zh) 汽车迎风面积的测量方法与装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant