CN107084926A - 液体清澈度检测方法、系统和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液体清澈度检测方法、系统和装置，其中所述方法包括：确定液体的实际流速，利用光流传感器确定液体的测量流速；根据所述实际流速与测量流速之间的差确定液体的清澈度。本发明原理是：光流传感器是根据成像亮点的位置变化得出目标的瞬时位移；当液体处于污浊状态时，成像亮点较为清晰便于液体速度的计算，液体越浑浊则液体流速的计算越准确；而当液体处于清澈状态时，成像亮点不明显则不利于液体速度的计算，因此液体越清澈则利用光流传感器确定的液体的流速越趋于零。因此可以通过用光流传感器确定的液体的流速越与液体实际流速的差值来确定液体的清澈度。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域，特别是指一种液体清澈度检测方法、系统和装置。
背景技术
液体清澈度是一种评价液体受污染程度的重要参数。以水为例，水的清澈度能够直接反映出水的清洁程度，因此如何快速、准确的测量水的清澈度一直是一个重要课题。现有技术中经常是依靠人的观察以及实验室测试：人的观察实时性很强，但是结果无法量化且非常不准确；实验室测试可以得到非常准确的效果，但是其实时性很差。由此可以看出，现有技术中缺少一种实时性强且数据准确度在可接受范围内的液体清澈度测试方法、装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够快速、准确、实时进行液体清澈度检测的方法和装置。
为了达到上述目的，本发明实施例提出了一种液体清澈度检测方法，包括：
确定液体的实际流速，利用光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速；
根据所述实际流速与测量流速之间的差确定液体的清澈度。
其中，根据所述实际流速与测量流速之间的差确定液体的清澈度，具体包括：
液体越污浊则光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速越接近实际流速；液体越清澈则光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速与实际流速的差值越大。
其中，确定液体的实际流速，具体包括：
通过驱动电机驱动液体按流经预设通道，并根据电机的输出功率确定液体的实际流速；
或
通过驱动电机驱动液体流经预设通道，以通过设置于预设通道内的流量计获取液体的实际流速；
或
通过驱动电机驱动液体在桶装内腔中旋转,且所述桶装内腔设有用于驱动液体转动的波轮,通过所述波轮的转速确定液体的实际流动角速度；
或
通过驱动电机驱动液体在桶装内腔中旋转,且所述桶装内腔设有用于驱动液体转动的波轮,通过所述波轮上的角速度传感器确定液体的实际流动角速度。
其中，利用光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速，具体包括：
利用设置于看液体流动方向上方的光流传感器确定液体的测量流速；其中所述预设通道具有预设照明条件。
其中，利用设置于看液体流动方向上方的光流传感器确定液体的测量流速，具体包括：
将液体输入到桶状内腔中,所述内腔中设有用于驱动所述液体转动的波轮；通过设置在液体流动方向上的光流传感器获取液体流动参数,并通过以下公式确定利用光流传感器在预设照明条件下液体的测量流速ωreal
其中△x和△y为光流传感器得到的x轴和y轴的瞬时位移，△t为产生该瞬间位移的时间间隔，r为从光流传感器视觉范围中心到所述桶状内腔中心的距离。
同时，本发明实施例还提出了一种液体清澈度检测装置，包括用于容置液体的桶装内腔，所述桶装内腔设有进液口和排液口，且所述桶装内腔中设有驱动液体在桶装内腔中转动的波轮；且所述桶装内腔的顶部设有用于在预设照明条件下确定液体的测量流速的光流传感器，以根据液体的实际流速及测量流速之间的差确定液体的清澈度。
其中，根据液体的实际流速以及利用光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速之间的差确定液体的清澈度，具体包括：
通过驱动电机驱动液体在桶装内腔中旋转,且所述桶装内腔设有用于驱动液体转动的波轮,通过所述波轮的转速确定液体的实际流速ωset；
将液体输入到桶状内腔中,所述内腔中设有用于驱动所述液体转动的波轮；通过设置在液体流动方向上的光流传感器获取液体流动参数,并通过以下公式确定利用光流传感器在预设照明条件下液体的测量流速ωreal
其中△x和△y为光流传感器得到的x轴和y轴的瞬时位移，△t为产生该瞬间位移的时间间隔，r为从光流传感器视觉范围中心到所述桶状内腔中心的距离；
根据所述测量流速ωreal与实际流速ωset之间的差值确定液体的清澈度。
其中，根据所述测量流速ωreal与实际流速ωset之间的差值确定液体的清澈度，具体包括：
液体越污浊则光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速越接近实际流速；液体越清澈则光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速与实际流速的差值越大。
同时，本发明实施例还提出了一种液体清澈度检测系统，包括如前任一项所述的装置，还包括连接所述装置的控制端，所述控制端连接所述装置的驱动电机以确定液体的实际流速，且所述控制端还连接装置的光流传感器以确定液体的测量流速，并根据实际流速及量流速之间的差确定液体的清澈度。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述方法提供了一种液体清澈度检测方法、系统和装置，能够长时间放置在液体中并不断地进行测试，可以满足实时性的要求。同时测试结果可以量化其保证测试度量的一致性，可以提供可信的参考数据。且该方案无需使用任何耗材或额外设备，一次投入即可长时间使用。
附图说明
图1为本发明实施例的液体清澈度检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的液体清澈度检测方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实例进行详细描述。
本发明的基本原理是：光流传感器是根据成像亮点的位置变化得出目标的瞬时位移；当流水处于污浊状态时，成像亮点较为清晰便于水流速度的计算，流水越浑浊则水流速度的计算越准确。而当流水处于清澈状态时，成像亮点不明显则不利于水流速度的计算，流水越清澈则估计的水流速度越趋于零。本发明正是利用上述原理，在预定的因此，通过上述方法计算出的水流速度与水流的浑浊程度呈现出强线性相关特性，本发明借助角速度传感器设定的角速度值作为参考，与计算估计的水流转速结果一起构建了出线性关系，形成判决条件得出流水的污浊程度。
利用上述原理，本发明实施例提出了一种液体清澈度检测方法，包括：
确定液体的实际流速，利用光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速；
根据所述实际流速与测量流速之间的差确定液体的清澈度。
其中，根据所述实际流速与测量流速之间的差确定液体的清澈度，具体包括：
液体越污浊则光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速越接近实际流速；液体越清澈则光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速与实际流速的差值越大。
其中，对于如何确定如何利用光流传感器来测量“测量流速”以及如何测量“实际流速”，本发明实施例中采用如下方法测量“实际流速”：
①通过驱动电机驱动液体按流经预设通道，并根据电机的输出功率确定液体的实际流速。这种方案适合于有专门的液体流动通道的设备。
②通过驱动电机驱动液体流经预设通道，以通过设置于预设通道内的流量计获取液体的实际流速。这种方案适合于有专门的液体流动通道的设备。
③通过驱动电机驱动液体在桶装内腔中旋转,且所述桶装内腔设有用于驱动液体转动的波轮,通过所述波轮的转速确定液体的实际流动角速度。这种方案适用于如图1所示的设备，该设备将在随后进行详细说明。
④通过驱动电机驱动液体在桶装内腔中旋转,且所述桶装内腔设有用于驱动液体转动的波轮,通过所述波轮上的角速度传感器确定液体的实际流动角速度。这种方案适用于如图1所示的设备，该设备将在随后进行详细说明。
其中，本发明实施例中采用如下方法测量“测量流速”：
利用设置于看液体流动方向上方的光流传感器确定液体的测量流速；其中所述预设通道具有预设照明条件；具体包括：
将液体输入到桶状内腔中,所述内腔中设有用于驱动所述液体转动的波轮；通过设置在液体流动方向上的光流传感器获取液体流动参数,并通过以下公式确定利用光流传感器在预设照明条件下液体的测量流速ωreal
其中△x和△y为光流传感器得到的x轴和y轴的瞬时位移，△t为产生该瞬间位移的时间间隔，r为从光流传感器视觉范围中心到所述桶状内腔中心的距离。
如图1所示的，本发明实施例还提出了一种液体清澈度检测装置，包括用于容置液体的桶装内腔1，所述桶装内腔1设有进液口11和排液口12，且所述桶装内腔1中设有驱动液体在桶装内腔中转动的波轮4；且所述桶装内腔1 的顶部设有用于在预设照明条件下确定液体的测量流速的光流传感器2，以根据液体的实际流速及测量流速之间的差确定液体的清澈度。其中，波轮4连接有驱动电机3以驱动所述波轮4转动。
其中，根据液体的实际流速以及利用光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速之间的差确定液体的清澈度，具体包括：
通过驱动电机驱动液体在桶装内腔中旋转,且所述桶装内腔设有用于驱动液体转动的波轮,通过所述波轮的转速确定液体的实际流速ωset；
将液体输入到桶状内腔中,所述内腔中设有用于驱动所述液体转动的波轮；通过设置在液体流动方向上的光流传感器获取液体流动参数,并通过以下公式确定利用光流传感器在预设照明条件下液体的测量流速ωreal
其中△x和△y为光流传感器得到的x轴和y轴的瞬时位移，△t为产生该瞬间位移的时间间隔，r为从光流传感器视觉范围中心到所述桶状内腔中心的距离；
根据所述测量流速ωreal与实际流速ωset之间的差值确定液体的清澈度。
其中，根据所述测量流速ωreal与实际流速ωset之间的差值确定液体的清澈度，具体包括：
液体越污浊则光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速越接近实际流速；液体越清澈则光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速与实际流速的差值越大。
同时，本发明实施例还提出了一种液体清澈度检测系统，包括如前任一项所述的装置，还包括连接所述装置的控制端，所述控制端连接所述装置的驱动电机以确定液体的实际流速，且所述控制端还连接装置的光流传感器以确定液体的测量流速，并根据实际流速及量流速之间的差确定液体的清澈度。
如图2所示的，该装置和系统可以通过以下步骤计算清澈度：
步骤1，获取基于角速度传感器的水流转速，该转速为ωset；
步骤2，基于光流传感器的实时水流转速计算，需要将从光流传感器获取的瞬时位移转换为水流的转速。具体地，从光流传感器得到的瞬时位移为△x和△y，产生该位移的时间间隔为△t，从光流传感器视觉范围中心到装置中心的距离为r，则实时计算的水流转速ωreal可从以下公式推出
步骤3，水流转速差异指标计算，根据下式得出
步骤4，流水浑浊程度判断，具体地，当C小于第一检测门限T1时，则认为水流处于严重浑浊状态；当C超过第一检测门限T1同时小于第二检测门限T2时，则认为水流处于轻度浑浊状态；当C大于第二检测门限T2时，则认为水流处于清澈状态。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种液体清澈度检测方法，其特征在于，包括：
确定液体的实际流速，利用光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速；
根据所述实际流速与测量流速之间的差确定液体的清澈度。
2.根据权利要求1所述的液体清澈度检测方法，其特征在于，根据所述实际流速与测量流速之间的差确定液体的清澈度，具体包括：
液体越污浊则光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速越接近实际流速；液体越清澈则光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速与实际流速的差值越大。
3.根据权利要求1所述的液体清澈度检测方法，其特征在于，确定液体的实际流速，具体包括：
通过驱动电机驱动液体按流经预设通道，并根据电机的输出功率确定液体的实际流速；
或
通过驱动电机驱动液体流经预设通道，以通过设置于预设通道内的流量计获取液体的实际流速；
或
通过驱动电机驱动液体在桶装内腔中旋转,且所述桶装内腔设有用于驱动液体转动的波轮,通过所述波轮的转速确定液体的实际流动角速度；
或
通过驱动电机驱动液体在桶装内腔中旋转,且所述桶装内腔设有用于驱动液体转动的波轮,通过所述波轮上的角速度传感器确定液体的实际流动角速度。
4.根据权利要求1或2或3所述的液体清澈度检测方法，其特征在于，利用光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速，具体包括：
利用设置于看液体流动方向上方的光流传感器确定液体的测量流速；其中所述预设通道具有预设照明条件。
5.根据权利要求4所述的液体清澈度检测方法，其特征在于，利用设置于看液体流动方向上方的光流传感器确定液体的测量流速，具体包括：
将液体输入到桶状内腔中,所述内腔中设有用于驱动所述液体转动的波轮；通过设置在液体流动方向上的光流传感器获取液体流动参数,并通过以下公式确定利用光流传感器在预设照明条件下液体的测量流速ωreal
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其中△x和△y为光流传感器得到的x轴和y轴的瞬时位移，△t为产生该瞬间位移的时间间隔，r为从光流传感器视觉范围中心到所述桶状内腔中心的距离。
6.一种液体清澈度检测装置，其特征在于，包括用于容置液体的桶装内腔，所述桶装内腔设有进液口和排液口，且所述桶装内腔中设有驱动液体在桶装内腔中转动的波轮；且所述桶装内腔的顶部设有用于在预设照明条件下确定液体的测量流速的光流传感器，以根据液体的实际流速及测量流速之间的差确定液体的清澈度。
7.根据权利要求6所述的液体清澈度检测装置，其特征在于，根据液体的实际流速以及利用光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速之间的差确定液体的清澈度，具体包括：
通过驱动电机驱动液体在桶装内腔中旋转,且所述桶装内腔设有用于驱动液体转动的波轮,通过所述波轮的转速确定液体的实际流速ωset；
将液体输入到桶状内腔中,所述内腔中设有用于驱动所述液体转动的波轮；通过设置在液体流动方向上的光流传感器获取液体流动参数,并通过以下公式确定利用光流传感器在预设照明条件下液体的测量流速ωreal
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其中△x和△y为光流传感器得到的x轴和y轴的瞬时位移，△t为产生该瞬间位移的时间间隔，r为从光流传感器视觉范围中心到所述桶状内腔中心的距离；
根据所述测量流速ωreal与实际流速ωset之间的差值确定液体的清澈度。
8.根据权利要求6或7所述的液体清澈度检测装置，其特征在于，根据所述测量流速ωreal与实际流速ωset之间的差值确定液体的清澈度，具体包括：
液体越污浊则光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速越接近实际流速；液体越清澈则光流传感器在预设照明条件下确定液体的测量流速与实际流速的差值越大。
9.一种液体清澈度检测系统，其特征在于，包括如权利要求6或7或8任一项所述的装置，还包括连接所述装置的控制端，所述控制端连接所述装置的驱动电机以确定液体的实际流速，且所述控制端还连接装置的光流传感器以确定液体的测量流速，并根据实际流速及量流速之间的差确定液体的清澈度。
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