專利名稱：空氣中液滴分布測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于數字圖像處理及輸電線路在線監測技術領域，具體涉及一種空氣中液滴分布測量儀。
背景技術：
大氣覆冰是一種特殊的氣候現象，是指物體表面沾附冷凍水而結冰的過程。電力傳輸系統中許多設施暴露在復雜多變且惡劣的環境中，很容易遭受覆冰的影響。例如輸電線路中的電纜、桿塔由于表面的覆冰，增加了自身的重量和風阻面積，使得鋼纜和桿塔的載荷大大增加，影響了它們的機械強度和可靠性，嚴重時，由于載荷過大更會拉斷電纜或壓倒桿塔，造成嚴重的電力事故。因此，研究大氣覆冰現象，對電力傳輸系統工作的安全和穩定， 具有重要的意義。多年的大氣覆冰研究中，研究人員進行了大量的實驗和現場調查，量化確定了覆冰過程數學模型中的碰撞系數、沾附系數以及凍結系數等參數，但是在氣象要素方面的工作和成果太少。氣象要素中的一項重要參數-空氣中液滴的尺寸分布的測量并沒有得到很好的解決。這項參數由于不同地區的差異性以及隨天氣條件變化的實時性，使得以往測得的數據并不能作為解決各地問題的通用數據。而采用在空氣中暴露玻璃板沾附液滴，之后人工對玻璃板上的液滴進行逐個測量的方法，由于電力設施所處的惡劣環境，以及人工測量時人為因素的不確定性，無法滿足該項參數對實時性與準確性的要求。因此，該項技術發展滯后，影響了人們對大氣覆冰現象的研究。
發明內容本實用新型的目的是提供一種空氣中液滴分布測量儀，解決了現有空氣中液滴尺寸分布的測量方法實時性與準確性不好的問題。本實用新型所采用的技術方案是，空氣中液滴分布測量儀，包括兩兩連接的電源模塊、拍照模塊及DSP運算處理模塊。本實用新型的特點還在于，其中的拍照模塊，包括由旋轉軸固定的干燥室，干燥室的底部連接有背景板，干燥室上還連接有照相機。其中的背景板的底色部分為黑色，表面涂有一層遇水變色材料。其中的DSP運算處理模塊采用TMS320C6000芯片。本實用新型的有益效果是，(1)采用特別設計的沾附液滴的背景板，使得沾附液滴的部分與背景部分的顏色差異更大，有效提高照片中兩部分的對比度，使拍照模塊能為之后的運算處理模塊提供更為優質的照片。(2)拍照模塊的支架部分采用可旋轉的軸，使拍照模塊整體可以360°旋轉，背景板可以朝向任何方向。該方法使測量儀能夠在不同風偏角的條件下測量，使測量儀測量的數據更為詳細和全面。采用干燥室對背景板進行干燥處理，使背景板可以多次使用，不需要頻繁更換。(3)采用DSP處理器以及更優化的算法，能夠更加快速和準確的檢測出液滴的尺寸信息，為研究大氣覆冰現象提供準確可靠的數據。
圖1是本實用新型空氣中液滴分布測量儀的結構示意圖；圖2是本實用新型空氣中液滴分布測量儀的電源模塊工作流程圖；圖3是本實用新型空氣中液滴分布測量儀的拍照模塊結構示意圖；圖4是本實用新型空氣中液滴分布測量儀的背景板截面圖；圖5是本實用新型空氣中液滴分布測量儀的背景板沾附液滴后的照片；圖6是本實用新型空氣中液滴分布測量儀的DSP處理模塊工作流程圖；圖7是本實用新型空氣中液滴分布測量儀的DSP處理模塊對照片進行一系列處理后得到的二值化圖像；圖8是本實用新型空氣中液滴分布測量儀的DSP處理模塊對二值化圖像中對象區域進行像素數統計并標記后的圖像。圖中，1.電源模塊，2.拍照模塊，3. DSP運算處理模塊，4.旋轉軸，5.干燥室，6.背景板，7.照相機，8.底色部分，9.遇水變色材料。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。本實用新型空氣中液滴分布測量儀一種實施例的結構，如圖1所示，包括兩兩連接的電源模塊1、拍照模塊2及DSP運算處理模塊3。電源模塊1采用太陽能電池板與蓄電池相結合的方式對測量儀進行供電。采用感光元件感受外部光照條件，在晴天光照強度足夠的條件下，采用太陽能電池板供電，并對蓄電池充電。當蓄電池充滿電后，停止充電。在夜晚、陰雨天等光照強度不足的情況下，使用蓄電池對測量儀供電。太陽能電池板和蓄電池的工作狀態由DSP芯片控制。電源模塊1的工作流程如圖2所示。拍照模塊2的結構如圖3所示，包括由旋轉軸4固定的干燥室5，干燥室5的底部連接有背景板6，干燥室5上還連接有照相機7，照相機7用于拍攝背景板6上的圖像。如圖4所示，背景板6的底色部分8為黑色，表面涂有一層遇水變色材料9，該材料干燥時為白色，遇水時變為透明，顯露出底色黑色。拍照模塊2由旋轉軸4固定，在水平方向整體可旋轉360°，背景板6可以朝向任何方向。沾附液滴后的照片如圖5所示。在空氣中暴露20 分鐘后，照相機對背景板進行拍照，拍照結束后，背景板6被回收進干燥室5進行干燥處理， 并擦除涂層表面的污物痕跡，處理完后再次放回至工作位置。DSP運算處理模塊3的核心是DSP芯片，本測量儀采用TMS320C6000芯片作為處理核心。該模塊對拍照得到的圖片進行圖像平滑、銳化、灰度化處理、二值化、輪廓跟蹤、計算直徑等一系列處理，得到液滴的直徑，再由計數函數統計直徑處于各區間值的液滴的個數，從而得到液滴尺寸分布參數。其中輪廓跟蹤技術基于8連通鏈碼表和線段表。首先按行掃描圖像，遇到二值圖像的對象點，則以此對象點開始進行8連通跟蹤，跟蹤時填充鏈碼表；將掃描后得到的鏈碼表轉換為線段表；逐行掃描跟蹤，直到跟蹤完整幅圖像。利用線段表，計算出整個對象區域的像素數，再由像素數與實際面積的比例關系計算出實際面積，再由圓形面積與直徑的關系，計算得出液滴的直徑。DSP運算處理模塊3工作流程圖如圖6所示。經DSP處理后的二值化圖像如圖7所示。經像素數掃描并標記后的圖像如圖8所示。
權利要求1.空氣中液滴分布測量儀，其特征在于，包括兩兩連接的電源模塊(1)、拍照模塊(2) 及DSP運算處理模塊(3)。
2.根據權利要求1所述的空氣中液滴分布測量儀，其特征在于，所述的拍照模塊(2)， 包括由旋轉軸(4)固定的干燥室(5)，干燥室(5)的底部連接有背景板(6)，干燥室(5)上還連接有照相機(7)。
3.根據權利要求2所述的空氣中液滴分布測量儀，其特征在于，所述的背景板(6)的底色部分(8)為黑色，表面涂有一層遇水變色材料(9)。
4.根據權利要求2所述的空氣中液滴分布測量儀，其特征在于，所述的DSP運算處理模土夬(3)采用 TMS320C6000 芯片。
專利摘要本實用新型公開的空氣中液滴分布測量儀，包括兩兩連接的電源模塊、拍照模塊及DSP運算處理模塊。拍照模塊，包括由旋轉軸固定的干燥室，干燥室的底部連接有背景板，干燥室上還連接有照相機。背景板的底色部分為黑色，表面涂有一層遇水變色材料。DSP運算處理模塊采用TMS320C6000芯片。本實用新型空氣中液滴分布測量儀，解決了空氣中液滴尺寸分布測量技術發展的滯后影響研究人員對大氣覆冰研究工作的問題，對電力傳輸系統抗覆冰性的設計提供可靠的依據。
文檔編號G01B11/08GK202092608SQ201120072569
公開日2011年12月28日 申請日期2011年3月18日 優先權日2011年3月18日
發明者杜袁輝, 黃新波 申請人:西安工程大學