專利名稱：一種動態物體的速度測量系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及動態物體運動速度的測量領域，具體是一種動態物體的速度測量系統。
背景技術：
隨著工業的發展，人們需要掌握所有物體在不同環境和不同形態下的運行速度。現有的物體速度測量方法多是基于物體的形態固定和運動有規律的條件進行的測量，對于形態不規則、運動無規則的物體的速度測量沒有很好的方法。例如面粉在氣體輸送管道內某點位置的即時速度的測量，紙漿在輸送管道內某點位置有效紙漿移動的即時速度的測量
坐寸ο
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種動態物體的速度測量系統，其用于測量形態不規則、運動無規則的動態物體的速度，其測試結果科學、準確。本發明的技術方案為
一種動態物體的速度測量系統，包括有設置于動態物體運動路徑上的兩個物體密度采集器和與兩個物體密度采集器連接的計算機分析系統，所述的兩個物體密度采集器分別將采集到的物體二維密度-時間數據組傳輸給計算機分析系統的微處理器，微處理器的相似形分析比較器根據兩個二維密度-時間數據組進行相似分析和運算，得出動態物體的最大密度相關系數；然后相似形分析比較器將最大密度相關系數和物體二維密度-時間數據組傳輸給微處理器的物體移動速度計算器，物體移動速度計算器分別從兩個物體二維密度-時間數據組中找出最大密度相關系數對應的時間坐標點Tl和T2，然后根據公式V (t)=L/(T2-T1)得到動態物體的運動速度，其中，V (t)為動態物體的運動速度，L為兩個物體密度采集器之間的距離。所述的物體密度采集器選用核輻射測量物體密度的采集方法、利用物體重力實現物體密度的采集方法或利用定容方法實現物體密度的采集實現方法。所述的動態物體是先經過第一物體密度采集器后再經過第二物體密度采集器；所述的動態物體整體結構在第一物體密度采集器處被劃分成m個組成區間，第一物體密度采集器采集第一物體二維密度-時間數據組包括有m個組成區間的物體密度和m個組成區間經過第一物體密度采集器處對應的采樣時間；所述的動態物體整體結構在第二物體密度采集器處被劃分成η個組成區間，第二物體密度采集器采集的第二物體二維密度-時間數據組包括有η個組成區間的物體密度和η個組成區間經過第二物體密度采集器處對應的采樣時間。所述的兩個物體密度采集器分別將采集到的物體二維密度-時間數據組傳輸給計算機分析系統的微處理器后，物體二維密度-時間數據組首先被存儲于微處理器的二維密度-時間存儲器中，然后相似性分析比較器經過相似分析和運算后，得出動態物體的最大密度相關系數，將最大密度相關系數傳輸給微處理器的物體移動速度計算器，物體移動速度計算器從存儲器存儲的兩個物體二維密度-時間數據組中找出最大密度相關系數對應的時間坐標點Tl和T2，最后計算動態物體的運動速度，并于顯示器中進行顯示。所述的計算機分析系統還包括與所述的微處理器連接的鍵盤操作裝置。所述的相似形分析比較器運算得到最大密度相關系數的具體步驟為
(1)、假設最大密度相關系數在第一物體二維密度-時間數據組中對應的組成區間序號為X，假設最大密度相關系數在第二物體二維密度-時間數據組中對應的組成區間序號為1，同時用Z表示計算的密度相關系數的個數，SSz表示密度相關系數；
(2)、設置x、y、z和SSz的起始值為x=c,y=0, z=0, SSz=O,其中，c表示第一物體密度采 集器采樣序號的延遲常數；
(3)、根據公式SSz=SSz’ +Slpx*S2py計算所有的密度相關系數，即計算結束點為x=m, y=n, z=m_c,其中，SSz’為上一個密度相關系數,Slpx為本密度相關系數對應的第一物體密度采集器采集的物體組成區間的物體密度，S2py為本密度相關系數對應的第二物體密度采集器采集的物體組成區間的物體密度；本計算程序分為兩級嵌套循環，首先從z=0起計算第一個相關系數樣本開始，進入計算程序的第二級內部循環為x=c-z到m, y=0到η，應用公式SSz= SSz’ +Slpx*S2py計算出第一個相關系數樣本SS0,然后樣本z加I,計算出第二個相關系數樣本SS1，依次遞增z即為第一級外部循環，直到密度相關系數個數z增加到m-c為止，計算出所有m-c個相關系數樣本SSz ;最后從計算的所有m_c個密度相關系數樣本中求出最大密度相關系數。本發明的優點
本發明根據相距一定距離的兩個物體密度采集器采集物體的密度和時間信息，分別匯總成二維密度-時間數據組，然后根據相關運算找出兩個相似中心點，根據相似中心點對應的采樣時間求出動態物體的速度。本發明主要解決不規則物體移動時的速度測量問題，特別是能測量出物體在移動過程中形狀發生變化的物體。本發明在獲取不規則物體的移動速度時應用方便，使用效果不受限于物體自身的形態、物體所處的空間形狀和環境因素的限制。應用范圍廣，解決了大部分不規則物體在特殊環境下的速度測量問題。
圖I是本發明測量不規則物體的系統結構圖。圖2是本發明實施例I中測量不規則物體的測速原理圖。圖3是本發明實施例2中測量變形物體的測速原理圖。圖4是本發明實施例3中測量固定形狀物體的測速原理圖。圖5是本發明相似形分析比較器相關運算的程序流程圖。
具體實施例方式實施例I
見圖I、圖2，SAMPl和SAMP2分別為第一物體密度采集點和第二物體密度采集點，密度采集方式可以是核輻射密度感應采集、重力傳感采集或容積密度采集等；第一物體密度采集201和第二物體密度采集器202相距L米，圖2中兩個散狀圖分別為SAMPl和SAMP2采集的散狀物體的時間-密度二維圖形，標示的I點表示Tl時刻相似形密度中心，2點表示T2時刻相似形密度中心；動態物體整體結構在第一物體密度采集器201處被劃分成m個組成區間，第一物體密度采集器201采集第一物體二維密度-時間數據組包括有m個組成區間的物體密度和m個組成區間經過第一物體密度采集器處對應的采樣時間，具體數據見表I ;動態物體整體結構在第二物體密度采集器202處被劃分成η個組成區間，第二物體密度采集器202采集的第二物體二維密度-時間數據組包括有η個組成區間的物體密度和η個組成區間經過第二物體密度采集器處對應的采樣時間，具體數據見表2 ；
見圖1，第一物體密度采集201和第二物體密度采集器202分別將采集到的物體二維密度-時間數據組經過第一物體密度采集點SAMPl和第二物體密度采集點SAMP2傳輸給計算機分析系統I的微處理器102，物體二維密度-時間數據組首先被存儲于微處理器102的二維密度-時間存儲器123中，然后相似性分析比較器121經過相似分析和運算后，得出動態物體的最大密度相關系數，將最大密度相關系數傳輸給微處理器的物體移動速度計算器 122，物體移動速度計算器122從存儲器123存儲的兩個物體二維密度-時間數據組中找出最大密度相關系數對應的時間坐標點Tl和Τ2，然后根據公式V (t) =L/(T2-T1)得到動態物體的運動速度，并于顯示器103中進行顯示，鍵盤操作裝置101為人機交互輸入裝置，公式中，V (t)為動態物體的運動速度。見圖5，相似形分析比較器相關運算求最大密度相關系數的具體步驟為
(1)、假設最大密度相關系數在第一物體二維密度-時間數據組中對應的組成區間序號為X，假設最大密度相關系數在第二物體二維密度-時間數據組中對應的組成區間序號為1，同時用Z表示計算的密度相關系數的個數，SSz表示密度相關系數；
(2)、設置x、y、z和SSz的起始值為x=c,y=0, z=0, SSz=O,其中，c表示第一物體密度采集器采樣序號的延遲常數；
(3)、根據公式SSz=SSz’ +Slpx*S2py計算所有的密度相關系數，即計算結束點為x=m, y=n, z=m-c,其中，SSz’為上一個密度相關系數,Slpz為本密度相關系數對應的第一物體密度采集器采集的物體組成區間的物體密度，S2pz為本密度相關系數對應的第二物體密度采集器采集的物體組成區間的物體密度；本計算程序分為兩級嵌套循環，首先從Z=O起計算第一個相關系數樣本開始，進入計算程序的第二級內部循環為X=C-Z到m, y=0到η，應用公式SSz= SSz’+Slpx*S2py計算出第一個相關系數樣本SS0,然后樣本z加I,計算出第二個相關系數樣本SS1，依次遞增z即為第一級外部循環，直到密度相關系數個數z增加到m-c為止，計算出所有m-c個相關系數樣本SSz ;最后從計算的所有m_c個密度相關系數樣本中求出最大密度相關系數。計算見圖5。實施例2
見圖I、圖3，SAMPl和SAMP2分別為第一物體密度采集點和第二物體密度采集點，密度采集方式可以是核輻射密度感應采集、重力傳感采集或容積密度采集等；第一物體密度采集201和第二物體密度采集器202相距L米，圖3中兩個多變形分別為SAMPl和SAMP2采集的變形物體的時間-密度二維圖形，標示的I點表示Tl時刻相似形密度中心，2點表示T2時刻相似形密度中心；動態物體整體結構在第一物體密度采集器處被劃分成m個組成區間，第一物體密度采集器采集第一物體二維密度-時間數據組包括有m個組成區間的物體密度和m個組成區間經過第一物體密度采集器處對應的采樣時間，具體數據見表I ;動態物體整體結構在第二物體密度采集器處被劃分成η個組成區間，第二物體密度采集器采集的第二物體二維密度-時間數據組包括有η個組成區間的物體密度和η個組成區間經過第二物體密度采集器處對應的采樣時間，具體數據見表2 ；
具體速度測量步驟同實施例I。相似形分析比較器相關運算求最大密度相關系數的具體步驟同實施例I。實施例3
見圖I、圖4，SAMPl和SAMP2分別為第一物體密度采集點和第二物體密度采集點，密度采集方式可以是核輻射密度感應采集、重力傳感采集或容積密度采集等；第一物體密度采集201和第二物體密度采集器202相距L米，圖4中兩個多變形分別為SAMPl和SAMP2采集的固定形狀物體的時間-密度二維圖形，，標示的I點表示Tl時刻相似形密度中心，2點表示Τ2時刻相似形密度中心；動態物體整體結構在第一物體密度采集器處被劃分成m個組成區間，第一物體密度采集器采集第一物體二維密度-時間數據組包括有m個組成區間的物體密度和m個組成區間經過第一物體密度采集器處對應的采樣時間，具體數據見表I ;動態物體整體結構在第二物體密度采集器處被劃分成η個組成區間，第二物體密度采集器采集的第二物體二維密度-時間數據組包括有η個組成區間的物體密度和η個組成區間經過第二物體密度采集器處對應的采樣時間，具體數據見表2 ；
具體速度測量步驟同實施例I。相似形分析比較器相關運算求最大密度相關系數的具體步驟同實施例I。表I
權利要求
1.一種動態物體的速度測量系統，其特征在于包括有設置于動態物體運動路徑上的兩個物體密度采集器和與兩個物體密度采集器連接的計算機分析系統，所述的兩個物體密度采集器分別將采集到的物體二維密度-時間數據組傳輸給計算機分析系統的微處理器，微處理器的相似形分析比較器根據兩個二維密度-時間數據組進行相似分析和運算，得出動態物體的最大密度相關系數；然后相似形分析比較器將最大密度相關系數和物體二維密度-時間數據組傳輸給微處理器的物體移動速度計算器，物體移動速度計算器分別從兩個物體二維密度-時間數據組中找出最大密度相關系數對應的時間坐標點Tl和T2，然后根據公式V (t)=L /(T2-Tl)得到動態物體的運動速度，其中，V (t)為動態物體的運動速度，L為兩個物體密度采集器之間的距離。
2.根據權利要求I所述的一種動態物體的速度測量系統，其特征在于所述的物體密度采集器選用核輻射測量物體密度的采集方法、利用物體重力實現物體密度的采集方法或利用定容方法實現物體密度的采集實現方法。
3.根據權利要求I所述的一種動態物體的速度測量系統，其特征在于所述的動態物體是先經過第一物體密度采集器后再經過第二物體密度采集器；所述的動態物體整體結構在第一物體密度采集器處被劃分成m個組成區間，第一物體密度采集器采集第一物體二維密度_時間數據組包括有m個組成區間的物體密度和m個組成區間經過第一物體密度采集器處對應的采樣時間；所述的動態物體整體結構在第二物體密度采集器處被劃分成n個組成區間，第二物體密度采集器采集的第二物體二維密度-時間數據組包括有n個組成區間的物體密度和n個組成區間經過第二物體密度采集器處對應的采樣時間。
4.根據權利要求I所述的一種動態物體的速度測量系統，其特征在于所述的兩個物體密度采集器分別將采集到的物體二維密度_時間數據組傳輸給計算機分析系統的微處理器后，物體二維密度_時間數據組首先被存儲于微處理器的二維密度_時間存儲器中，然后相似性分析比較器經過相似分析和運算后，得出動態物體的最大密度相關系數，將最大密度相關系數傳輸給微處理器的物體移動速度計算器，物體移動速度計算器從存儲器存儲的兩個物體二維密度-時間數據組中找出最大密度相關系數對應的時間坐標點Tl和T2，最后計算動態物體的運動速度，并于顯示器中進行顯示。
5.根據權利要求I所述的一種動態物體的速度測量系統，其特征在于所述的計算機分析系統還包括與所述的微處理器連接的鍵盤操作裝置。
6.根據權利要求3所述的一種動態物體的速度測量系統，其特征在于所述的相似形分析比較器運算得到最大密度相關系數的具體步驟為 (1)、假設最大密度相關系數在第一物體二維密度_時間數據組中對應的組成區間序號為X，假設最大密度相關系數在第二物體二維密度_時間數據組中對應的組成區間序號為1，同時用z表示計算的密度相關系數的個數，SSz表示密度相關系數； (2)、設置x、y、z和SSz的起始值為x=c,y=0, z=0, SSz=O,其中，c表示第一物體密度采集器采樣序號的延遲常數； (3)、根據公式SSz=SSz’ +Slpx*S2py計算所有的密度相關系數，即計算結束點為x=m, y=n, z=m_c,其中，SSz’為上一個密度相關系數,Slpx為本密度相關系數對應的第一物體密度采集器采集的物體組成區間的物體密度，S2py為本密度相關系數對應的第二物體密度采集器采集的物體組成區間的物體密度；本計算程序分為兩級嵌套循環，首先從z=0起計算第一個相關系數樣本開始，進入計算程序的第二級內部循環為X=C-Z到m, y=0到n，應用公式SSz= SSz’ +Slpx*S2py計算出第一個相關系數樣本SSO,然后樣本z加I,計算 出第二個相關系數樣本SS1，依次遞增z即為第一級外部循環，直到密度相關系數個數z增加到m-c為止，計算出所有m-c個相關系數樣本SSz ;最后從計算的所有m_c個密度相關系數樣本中求出最大密度相關系數。
全文摘要
本發明公開了一種動態物體的速度測量系統，包括有設置于動態物體運動路徑上的兩個物體密度采集器、與兩個物體密度采集器連接的微處理器的相似形分析比較器和與相似形分析比較器連接的物體移動速度計算器。本發明根據兩個物體密度采集器匯總二維密度-時間數據組，然后根據相關運算找出兩個相似中心點，根據相似中心點對應的采樣時間求出動態物體的速度。本發明主要解決不規則物體移動時的速度測量問題，特別是能測量出物體在移動過程中形狀發生變化的物體，其獲取不規則物體的移動速度時應用方便，使用效果不受限于物體自身的形態、物體所處的空間形狀和環境因素的限制，應用范圍廣，解決了大部分不規則物體在特殊環境下的速度測量問題。
文檔編號G01P5/00GK102967723SQ20121047261
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月21日 優先權日2012年11月21日
發明者袁廷華, 袁旭, 秦彥超, 施東仁 申請人:合肥創源車輛控制技術有限公司