CN202974809U - 一种低含沙量测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种低含沙量测量装置，包括通过数据线连接在一起的B超仪和计算机，计算机上安装有B超图像采集卡和针对B超图像而编写的含沙量分析软件。在测量含沙量时，将B超仪上的探头接触待测水体的水面并且与水流方向垂直，B超仪对待测水体中悬移沙粒直接成像，获取泥沙粒子在水中的图像信息；计算机上的含沙量分析软件负责接收、处理图像，得出测量结果。本实用新型具有适应性强、实时性好、操作方便快捷的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于河港水工模型测量技术领域，特别涉及一种低含沙量测量装置。
背景技术
在沙粒研究和河港水工模型试验中，模型断面含沙量及其沿垂线上的浓度分布特征对沙粒运动规律和河床演变规律的研究具有十分重要的意义；目前，低含沙量测量主要采用光学和声学装置，应用最为广泛的是光学浊度计，它是基于消光原理实现对悬浮粒子浓度或含沙量的测量，主要用于水厂等工业场合浊度的测量，由于光学测量的方法受到不同材质透光特性的差异和悬浮粒子粒度大小的影响，在河港水工模型试验中使用效果不好；此外，声学的装置在低含沙量测量方面技术还不成熟，没有形成相对较为成熟的测量仪器；且以上两种测量装置都属于点式测量，不能直接获得含沙量的垂向分布特性；粒子浓度的空间分布和动态运动过程对于泥沙运动规律的研究具有十分重要的意义，且如何实时全面地反映粒子浓度的空间分布和动态运动过程，也是一直以来困扰模型试验泥沙研究的难题。
实用新型内容
针对背景技术存在的问题，本实用新型提供一种低含沙量测量装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种低含沙量测量装置，其特征在于：包括通过数据线连接在一起的B超仪和计算机；B超仪的探头置于待测水体的水面且与水流方向垂直；计算机上安装有含沙量分析软件。
所述计算机上设置有B超图像采集卡。
在测量含沙量时，B超仪对待测水体中悬移沙粒直接成像，获取泥沙粒子在水中的图像信息；计算机上的含沙量分析软件负责接收、处理图像，得出测量结果。含沙量分析软件的处理方法包括以下步骤：
步骤1、利用B超仪对水下测量区域进行扫描成像，得到水中沙粒的反射亮斑图像；
步骤2、对图像背景噪声进行滤波并划分区域，对沙粒亮斑图像进行阈值分割，提取沙粒在图像中形成亮斑的像面积S沙或灰度面积S灰和整个区域的总像面积S总；其中，S沙＝N沙S0，
S总＝N总S0；N沙为沙粒亮斑所占像素点的总个数，S0为单个像素点所占图像面积，Pi为图像中第i个像素点所对应的灰度值，N总为整个分析区域所占像素点的总个数；
步骤3、计算像面积浓度C像或灰度面积浓度C灰；其中，
步骤4、根据像浓度与实际含沙量的对应关系或灰度浓度与实际含沙量的对应关系，通过查找计算结果C像或C灰所对应的数值即可得到待测的含沙量。
所述对应关系是通过率定试验得到的，率定试验是在固定增益和频率的条件下，利用本方法中的步骤1至步骤3对多个已知的不同浓度的沙溶液进行测量，分别计算得出多组像面积浓度和灰度面积浓度数据，通过多组数据组成数据表格，或者利用excel分别拟合得出像面积浓度和灰度面积浓度与实际含沙量之间的关系曲线，即像面积浓度的率定关系曲线和灰度面积浓度率定关系曲线；实际测量时，根据C像或C灰进行查找数据表格或者率定关系曲线得到待测水体的含沙量。
像面积浓度的率定函数F像(C像)为：
F像(C像)＝(5.68C像 5-1745.5C像 4+1305.6C像 3-439.49C像 2+83.733C像+0.9751)×10-4；
灰度面积浓度的率定函数F灰(C灰)为：
F灰(C灰)＝(1437.8C灰 3-642.65C灰 2+139.15C灰+0.8813)×10-4。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果：
1、本实用新型基于B型超声波成像、通过图像信号提取技术，实现低含沙量时水下沙粒分布和沙粒运动的直接成像，并可以对测量断面即垂线方向进行采样分析和浓度的计算，统计分析沿垂线方向即水深方向的浓度分布规律，能够实时反映测量断面沙粒浓度的空间分布及其动态运动过程，为相关领域技术人员提供直观可视的沙粒运动图像及其浓度分布规律。
2、本实用新型适应性强；超声波在水下具有良好的穿透性，无论是浑水还是清水都能得到比较理想的清晰的图像，都能够进行含沙量的测量计算。
3、本实用新型实时性好；从B超仪的采集图像到计算出含沙量浓度的整个过程一般不会超过3分钟，时间较短，测量数据能做到随到随取，且操作方便快捷，实用性强。
附图说明
图1为本实用新型处于使用状态下的示意图。
图2为本实用新型中计算机上含沙量分析软件的处理流程图。
图3为本实用新型的测量结果图。
其中，1—B超仪，2—计算机，3—探头，4—水槽，5—待测水体。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步说明。
如附图1所示，本实用新型包括通过数据线连接在一起的B超仪1和计算机2，计算机2上安装有B超图像采集卡和针对B超图像而编写的含沙量分析软件。
在测量含沙量时，将B超仪上的探头3接触待测水体的水面并且尽量与水流方向垂直，B超仪对待测水体中悬移沙粒直接成像，获取泥沙粒子在水中的图像信息；计算机上的含沙量分析软件负责接收处理图像得出测量结果；含沙量分析软件安装附图2所示的流程图进行计算处理，最终得到待测水体5的含沙量；测量结果如附图3所示。
Claims (2)
1.一种低含沙量测量装置，其特征在于：包括通过数据线连接在一起的B超仪和计算机；B超仪的探头置于待测水体的水面且与水流方向垂直；计算机上安装有含沙量分析软件。
2.根据权利要求1所述的一种低含沙量测量装置，其特征在于：所述计算机上设置有B超图像采集卡。
Priority Applications (1)
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| CN 201220684017 CN202974809U (zh) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | 一种低含沙量测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 201220684017 CN202974809U (zh) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | 一种低含沙量测量装置 |
Publications (1)
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| CN202974809U true CN202974809U (zh) | 2013-06-05 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN202974809U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104019804A (zh) * | 2014-06-13 | 2014-09-03 | 华北水利水电大学 | 一种高含沙浑水异重流检测系统 |
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2012
- 2012-12-11 CN CN 201220684017 patent/CN202974809U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104019804A (zh) * | 2014-06-13 | 2014-09-03 | 华北水利水电大学 | 一种高含沙浑水异重流检测系统 |
| CN104019804B (zh) * | 2014-06-13 | 2017-07-11 | 华北水利水电大学 | 一种高含沙浑水异重流检测系统 |
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