專利名稱：一種泥沙沉速的測量裝置及其測量方法
技術領域：
本發明涉及對泥沙沉速進行測量的技術領域。
背景技術：
水中的泥沙顆粒受到重力的作用要下沉，在下沉過程中又受到水流的阻力作用。 起初，泥沙下沉時是加速運動，隨著泥沙下沉速度的增加，水流對泥沙的阻力也增大，當泥 沙下沉速度達到某個極值時，泥沙等速下沉。泥沙的沉降速度是指單個顆粒在無邊界影響的靜止清水中的均勻沉降速度。傳統 測量方法通過人來記錄時間，由于沉降經歷的時間較短，人的反應時間所造成的誤差較大。
發明內容
本發明目的是提供一種自動采集參數，避免測量誤差，測量精確度高的泥沙沉速 的測量裝置及其測量方法。本發明為實現上述目的，采用如下技術方案一種泥沙沉速的測量裝置，包括沉降池、攝像機、計算機、沙倉、擋板，沉降池的上 端固定連接沙倉，沙倉的下端設置擋板，位于沙倉下方的沉降池的外側設置攝像機，攝像機 與計算機連接，擋板與計算機連接。本發明包括閃光燈，閃光燈固定連接在沙倉的側壁上，閃光燈與計算機連接。基于本發明的泥沙沉降的測量裝置的測量方法，包括如下步驟泥沙顆粒位于沙倉內，被擋板滯留，需要測量時，計算機發出實驗信號，擋板向外 展開，泥沙顆粒在沉降池中自由下落，計算機通過系統記時器延遲發出控制信號，以保證泥 沙顆粒已在水中做勻速運動，攝像機記錄下泥沙顆粒第一時刻^的圖像，經過一端時間后 攝像機記錄下泥沙顆粒第二時刻t2圖像，由于攝像機位置不變，計算機通過圖像處理分別 得到泥沙顆粒第一時刻、的坐標(Xl，Yl)、第二時刻t2的坐標(x2，y2)，即可得到泥沙沉降 時每秒所移動的象素距離Vi 由于泥沙顆粒粒徑已知，同時泥沙顆粒在圖像中的所占象素經圖像處理可提出， 即得到一個象素所代表的實際大小轉換因子a，從而得到泥沙沉速V v = a vlo基于本發明的泥沙沉降的測量裝置的測量方法，包括如下步驟泥沙顆粒位于沙倉內，被擋板滯留，需要測量時，計算機發出實驗信號，擋板向外 展開，泥沙顆粒在沉降池中自由下落，計算機通過系統記時器延遲發出控制信號，以保證泥 沙顆粒已在水中做勻速運動，觸發閃光燈打開，閃光燈發光照亮泥沙顆粒，攝像機記錄下第 一時刻、的圖像，經過A t時間后，閃光燈再次發光照亮泥沙顆粒，攝像機記錄下第二時刻t2圖像，由于攝像機位置不變，計算機通過圖像處理分別得到泥沙顆粒第一時刻^的坐標 (Xl，Yl)、第二時刻t2的坐標(x2，y2)，即可得到泥沙沉降時每秒所移動的象素距離Vl 由于泥沙顆粒粒徑已知，同時泥沙顆粒在圖像中的所占象素經圖像處理可提出， 即得到一個象素所代表的實際大小轉換因子a，從而得到泥沙沉速V
本發明采用上述技術方案，與現有技術相比具有如下優點1、本發明利用泥沙顆粒經過兩次測量點的時間差得到泥沙沉速，結構簡單，測量 結果準確，避免了原來人力測量時產生的誤差，提高了測量的精度。2、本發明在測量計算泥沙沉速的各項參數時，通過攝像機和計算機實現自動測 量，高度自動化，且不受時間等因素的制約。
圖1是本發明的一種結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細描述如圖1所示，一種泥沙沉速的測量裝置，包括沉降池2、攝像機3、計算機4、沙倉7、 擋板6，沉降池2的上端固定連接沙倉7，沙倉7的下端設置擋板6，位于沙倉7下方的沉降 池2的外側設置攝像機3，攝像機3與計算機4連接，擋板6與計算機4連接。如圖1所示，本發明還包括閃光燈5，閃光燈5固定連接在沙倉7的側壁上，閃光燈 5與計算機4連接。基于本發明的泥沙沉降的測量裝置的測量方法，包括如下步驟泥沙顆粒1位于沙倉7內，被擋板6滯留，需要測量時，計算機發出實驗信號，擋板 6向外展開，泥沙顆粒1在沉降池2中自由下落，計算機通過系統記時器延遲發出控制信號， 以保證泥沙顆粒已在水中做勻速運動，這里所述的以保證泥沙顆粒已在水中做勻速運動的 延遲時間通常是0. 5秒。攝像機3記錄下泥沙顆粒1第一時刻、的圖像，經過一端時間后 攝像機3記錄下泥沙顆粒1第二時刻t2圖像，由于攝像機位置不變，計算機4通過圖像處 理分別得到泥沙顆粒1第一時刻的坐標(Xl，Yl)、第二時刻t2的坐標(x2, y2)，即可得到 泥沙沉降時每秒所移動的象素距離Vl
v n 由于泥沙顆粒1粒徑已知，同時泥沙顆粒在圖像中的所占象素經圖像處理可提 出，即得到一個象素所代表的實際大小轉換因子a，從而得到泥沙沉速v v = a vl基于本發明的泥沙沉降的測量裝置的測量方法，包括如下步驟
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泥沙顆粒1位于沙倉7內，被擋板6滯留，需要測量時，計算機發出實驗信號，擋板 6向外展開，泥沙顆粒1在沉降池2中自由下落，計算機通過系統記時器延遲發出控制信號， 以保證泥沙顆粒已在水中做勻速運動，這里所述的以保證泥沙顆粒已在水中做勻速運動的 延遲時間通常是0. 5秒。觸發閃光燈5打開，閃光燈5發光照亮泥沙顆粒1，攝像機3記錄 下第一時刻、的圖像，經過At時間后，閃光燈5再次發光照亮泥沙顆粒1，攝像機3記錄 下第二時刻t2圖像，由于攝像機位置不變，計算機4通過圖像處理分別得到泥沙顆粒1第 一時刻、的坐標(Xl，Yl)、第二時刻t2的坐標(x2，y2)，即可得到泥沙沉降時每秒所移動的 象素距離Vi 由于泥沙顆粒1粒徑已知，同時泥沙顆粒在圖像中的所占象素經圖像處理可提 出，即得到一個象素所代表的實際大小轉換因子a，從而得到泥沙沉速v v = a vlo
權利要求
一種泥沙沉速的測量裝置，其特征在于包括沉降池(2)、攝像機(3)、計算機(4)、沙倉(7)、擋板(6)，沉降池(2)的上端固定連接沙倉(7)，沙倉(7)的下端設置擋板(6)，位于沙倉(7)下方的沉降池(2)的外側設置攝像機(3)，攝像機(3)與計算機(4)連接，擋板(6)與計算機(4)連接。
2.根據權利要求1所述的泥沙沉速的測量裝置，其特征在于還包括閃光燈(5)，閃光燈 (5)固定連接在沙倉(7)的側壁上，閃光燈(5)與計算機(4)連接。
3.基于權利要求1所述的泥沙沉降的測量裝置的測量方法，其特征在于包括如下步驟泥沙顆粒(1)位于沙倉(7)內，被擋板(6)滯留，需要測量時，計算機發出實驗信號，擋 板(6)向外展開，泥沙顆粒(1)在沉降池(2)中自由下落，計算機通過系統記時器延遲發出 控制信號，以保證泥沙顆粒已在水中做勻速運動，攝像機(3)記錄下泥沙顆粒(1)第一時刻 、的圖像，經過一端時間后攝像機(3)記錄下泥沙顆粒(1)第二時刻t2圖像，由于攝像機 位置不變，計算機⑷通過圖像處理分別得到泥沙顆粒⑴第一時刻、的坐標(Xl，Yl)、第 二時刻t2的坐標(x2，y2)，即可得到泥沙沉降時每秒所移動的象素距離V1 由于泥沙顆粒(1)粒徑已知，同時泥沙顆粒在圖像中的所占象素經圖像處理可提出， 即得到一個象素所代表的實際大小轉換因子α，從而得到泥沙沉速V
4.基于權利要求1或2所述的泥沙沉降的測量裝置的測量方法，其特征在于包括如下 步驟泥沙顆粒(1)位于沙倉(7)內，被擋板(6)滯留，需要測量時，計算機發出實驗信號，擋 板(6)向外展開，泥沙顆粒(1)在沉降池(2)中自由下落，計算機通過系統記時器延遲發出 控制信號，以保證泥沙顆粒已在水中做勻速運動，觸發閃光燈(5)打開，閃光燈(5)發光照 亮泥沙顆粒(1)，攝像機⑶記錄下第一時刻、的圖像，經過At時間后，閃光燈(5)再次 發光照亮泥沙顆粒(1)，攝像機(3)記錄下第二時刻、圖像，由于攝像機位置不變，計算機 (4)通過圖像處理分別得到泥沙顆粒⑴第一時刻、的坐標(Xl，Yl)、第二時刻t2的坐標 (x2，y2)，即可得到泥沙沉降時每秒所移動的象素距離V1 由于泥沙顆粒(1)粒徑已知，同時泥沙顆粒在圖像中的所占象素經圖像處理可提出， 即得到一個象素所代表的實際大小轉換因子α，從而得到泥沙沉速V
全文摘要
一種泥沙沉速的測量裝置及其測量方法，涉及對泥沙沉速進行測量的技術領域。本發明包括沉降池、攝像機、計算機、沙倉、擋板，沉降池的上端固定連接沙倉，沙倉的下端設置擋板，位于沙倉下方的沉降池的外側設置攝像機，攝像機與計算機連接，擋板與計算機連接。本發明包括閃光燈，閃光燈固定連接在沙倉的側壁上，閃光燈與計算機連接。本發明實現了自動采集參數，避免測量誤差，測量精確度高的目的。
文檔編號G01P5/18GK101852813SQ201010175580
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月18日 優先權日2010年5月18日
發明者唐洪武, 唐立模, 王浩, 陳紅 申請人:河海大學