[发明专利]变坡水槽床面比降自动测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及变坡水槽床面比降自动测量装置及测量方法，属于明渠水流研究领域。

背景技术

明渠水流为自然界的基本流动，河流、渠道、湖泊均视为明渠水流，遵循明渠水流运动规律。为开展明渠水流基本理论研究，大量研究者采用水槽进行试验研究。为真实模拟原型河道床面比降，矩形水槽一般设计可变坡水槽。变坡过程原理为：水槽一端或中部布置活动支点，然后水槽绕着活动支点转动一定幅度，实现变坡。水槽床面比降与试验工况密切相关，每次试验均需要准确测量床面比降。常规方法主要采用人工方式通过水准仪测量，费时费力，且测量精度有限，影响到明渠水流试验研究。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种变坡水槽床面比降自动测量装置及测量方法，通过水槽铅锤件阻挡投射到CCD上光源，经图像处理得到铅锤件在垂直方向上的精确位移，从而实现矩形水槽床面比降的自动测量。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种变坡水槽床面比降自动测量装置，包括与水槽头部连接的铅垂件，所述铅垂件的底部位于线阵CCD和发光LED之间，线阵CCD和发光LED平行布置于基座上，所述发光LED发出平行光垂直照射在线阵CCD上。

作为优选，所述发光LED发出蓝色光，线阵CCD前布置蓝色窄带滤光片。

作为优选，所述铅锤件采用铁性重金属材料制作，该铅锤件与水槽头部活动连接，铅锤件在重力作用下能自动垂直向下，铅锤件的下部为矩形片状，该矩形片状处的宽度大于线阵CCD宽度。

基于上述变坡水槽床面比降自动测量装置的测量方法，包括以下步骤：

1)初始状态下，LED发出蓝色光，经铅锤件阻挡投射至线阵CCD，线阵CCD采

集投射的蓝色光，获取坐标为Y₁，单位为象素；

2)水槽变坡后，铅锤件位置沿垂直方向自动变化，LED发蓝色光，经铅锤件阻挡投射至线阵CCD，线阵CCD采集投射的蓝色光，获取坐标为Y₂，单位为象素；

3)水槽床面比降为：

β=Y2-Y1Lα]]>

其中β为水槽床面比降，L为水槽水平状态下铅锤件至水槽活动支点距离，单位为m，α为CCD单位象素代表的实际尺寸，单位为m/象素。

有益效果：本发明的变坡水槽床面比降自动测量装置，利用发光LED照射铅垂件投射在线阵CCD上从而反映出水槽的高度变化，结构巧妙，利用光学成像原理抗干扰强，测量精度高；本发明的方法操作简单，通过铅垂件位置在高度方向的变化自动计算矩形水槽床面比降，无需人工操作，测量效率及自动化程度高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的原理示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的变坡水槽床面比降自动测量装置，包括与水槽1头部连接的铅垂件，铅垂件通过活动铰链3铰接在水槽1头部，所述铅垂件的底部位于线阵CCD4和发光LED5之间，线阵CCD4和发光LED5平行布置于基座6上，所述发光LED5发出蓝色平行光垂直照射在线阵CCD4上，所述线阵CCD4与控制器连接，控制器与显示器连接。

在本发明中，所述发光LED5发出蓝色光，线阵CCD4前布置蓝色窄带滤光片，通过蓝色窄带滤光片线阵CCD4只采集LED发出的蓝色光，线阵CCD4识别度高，控制器处理的精度高。所述铅锤件2采用铁性材料制作，能自动保持垂直向下，下部为矩形片状，矩形片状的铅锤件2宽度大于线阵CCD4宽度。

一种上述变坡水槽床面比降自动测量装置的测量方法，包括以下步骤：

1)初始状态下，LED发出蓝色光，经铅锤件2阻挡投射至线阵CCD4，线阵CCD4采集投射的蓝色光，获取坐标为Y₁，单位为象素；

2)水槽1变坡后，铅锤件2位置沿垂直方向自动变化，LED发蓝色光，经铅锤件2阻挡投射至线阵CCD4，线阵CCD4采集投射蓝色光，获取坐标为Y₂；

3)水槽1床面比降为：利用控制器计算显示在显示器上，