[发明专利]基于光学的水体浓度场测量方法

说明书

本发明涉及水体浓度场测量方法的技术领域，公开了基于光学的水体浓度场测量方法，包括以下步骤：1)、率定标准浓度折射表；2)、将待测量的水体置于透明的水箱中，水箱的照射侧壁上设有纵向延伸布置的格栅板，格栅板形成有多个纵向间隔布置平行布置的水平格栅缝隙，相邻的水平格栅缝隙之间形成水平遮光板；3)、利用平行光源发出的平行光线照射照射侧壁；利用摄像机拍摄所述水箱的拍摄侧壁，形成分析图像；4)、对分析图像进行图像处理以及投影直线拟合，计算穿过所述水平格栅缝隙中的平行光线的折射率：5)、对应标准浓度折射表，得到对应水体浓度的分层测量，进而求取整个水体浓度场的测量。

技术领域

本发明涉及水体浓度场测量方法的技术领域，尤其涉及基于光学的水体浓度场测量方法。

背景技术

研究环境污染问题，人们最关心的是污染物在空间的分布，水体中污染物浓度场是衡量水体被污染程度的重要指标，或者，在运用物理模型的方法进行水力学和水生态等科学研究时，测量水体中物质的浓度及分布至关重要，因此，水体浓度场测量方法成为当前环境工作者研究的热点之一。

现有技术中，仍缺乏测量水体浓度场的有效手段，传统的单点测量方法则容易影响流态，且较难实现水体浓度场的测量。

发明内容

本发明的目的在于提供基于光学的水体浓度场测量方法，旨在解决现有技术中难以实现对水体浓度场测量方法的问题。

本发明是这样实现的，基于光学的水体浓度场测量方法，包括以下步骤：

1)、率定标准浓度折射表；

2)、将待测量的水体置于透明的水箱中，所述水箱的一透明侧壁形成照射侧壁，所述水箱的另一透明侧壁形成拍摄侧壁，在所述水箱的照射侧壁上设有沿所述水箱纵向延伸布置的格栅板，所述格栅板形成有多个沿所述水箱纵向间隔布置平行布置的水平格栅缝隙，且相邻的所述水平格栅缝隙之间形成水平遮光板；

3)、在所述水箱的照射侧壁外利用平行光源发出的平行光线照射所述水箱的照射侧壁，平行光线穿过多个所述水平格栅缝隙以及水体，照射至所述水箱的拍摄侧壁；在所述水箱的拍摄侧壁外布置摄像机，利用摄像机拍摄所述水箱的拍摄侧壁，形成分析图像；

4)、对分析图像进行图像处理以及投影直线拟合，并根据以下公式计算穿过所述水平格栅缝隙中的平行光线的折射率：

其中，ΔH是透过所述水平格栅缝隙的平行光线在纵向的偏移量，Width是所述的宽度；

5)、根据步骤4)计算出来的折射率，对应步骤1)中的标准浓度折射表，得到对应水体浓度的分层测量，进而求取整个水体浓度场的测量。

进一步地，在所述步骤1)中，通过配置多种标准浓度溶液，对多种所述标准浓度溶液进行浓度折射率率定，再进行曲线拟合，得到浓度折射率曲线，进而得到标准浓度折射表。

进一步地，在所述水箱的照射侧壁外依序纵向布置多个所述水平光源。

进一步地，多个所述水平光源依序与多个所述水平格栅缝隙正对齐布置。

进一步地，所述摄像机位于所述水箱的拍摄侧壁的上方，且朝外偏离所述水箱的拍摄侧壁布置。

进一步地，在所述步骤4)中，对所述摄像机拍摄的分析图像进行图像处理包括依序对所述分析图像进行图像去噪、图像二值化以及图像Hough变换。

进一步地，经过图像处理后的分析图像再进行投影直线拟合。