[发明专利]一种蝇蛆泊松比的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业废弃物处理技术领域，尤其涉及的是一种蝇蛆泊松比的测试方法，通过利用畜禽粪便养殖蝇蛆，进而研究蝇蛆的动力学问题。

背景技术

我国是世界上最大的养猪大国，世界上一半的存栏猪在中国饲养，随着我国规模化养殖业的迅猛发展，带来了巨大的经济效益，随之而来的畜禽粪便对我国环境造成了巨大的污染，利用固体畜禽粪便养殖蝇蛆不但可以解决环境污染问题，而且可以为畜禽养殖业提供高蛋白的饵料。利用固体畜禽粪便养殖蝇蛆是目前解决固体粪便造成环境污染的一种十分具备前景的方法，但是等到蝇蛆成熟的时候，蝇蛆与固体粪便分离又是一个技术难题，目前基本是采用水分离、人工分离等方法，不仅造成了二次污染，而且需要耗费大量的人力财力资源。目前提出了一种利用振动筛进行蝇蛆与固体畜禽粪振动筛选分离的方法，但是前提需要获得蝇蛆的泊松比参数。

泊松比是材料力学中一个重要参数，其定义是在材料的比例极限内，由均匀分布的纵向应力所引起的横向应变与相应的纵向应变之比的绝对值，泊松比一般通过试验方法测定。传统的泊松比测试方法有机械接触法、声学法等等；机械接触法就是通过在测试的对象表面均匀贴应变片的接触式法测定泊松比，而声学法是利用超声反射的原理测定泊松比。本试验的对象是成熟的蝇蛆，比较特殊，其本身具有自己的特性，即易于抱团、蠕动、一旦接触就成团等生物学特性，所以本试验不能采用机械接触法、声学法、电测法等传统的测试方法进行测定。

本发明提出的一种基于数字图像的蝇蛆泊松比的测试方法，针对成熟蝇蛆这种非均匀的、、一旦碰触就发生变形、抱团、蠕动的特殊试验对象，提供了一种适用于成熟蝇蛆泊松比的更加准确的非接触式测试方法，弥补传统泊松比测试方法在测试类似蝇蛆这种容易变形的软体昆虫对象上技术的不足之处，在农业方面以及生物学研究方面都具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种基于数字图像的蝇蛆泊松比的测试方法，本发明的方法可以解决针对蝇蛆这一特殊试验对象，其一旦发生碰触就会抱团、蠕动变形等生物特性，采用非接触式测试方法测定其泊松比参数，对成熟蝇蛆、甚至是类蝇蛆的软体昆虫的动力学的研究具有现实意义。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：一种蝇蛆泊松比的测试方法，包括通过顺次连接的初始加载系统、数字图像采集系统和数字图像分析系统；包括以下几个步骤：

步骤A)试验条件设定：测试环境温度设定为20～30℃，湿度为50％～60％；实验设备：材料试验样机SANS、CCD相机、A/D转换器、照明系统、Flycapture软件、计算机、Vic-2D软件、上压板和下压板；

步骤B)将步骤A涉及到的试验设备按照顺序进行连接具体为：材料试验样机SANS与输入电源相连接，调节CCD相机的高度，使得CCD相机的拍摄中心与材料试验样机SANS上压板和下压板的中心平齐，CCD相机的输出端连接A/D转换器一端，将A/D转换器的另一端与装有Vic-2D和Flycapture软件的计算机连接；

步骤C)将蝇蛆安放在材料试验机SANS的下压板上，开启材料试验样机SANS测定蝇蛆的原始尺寸，假设蝇蛆的身长方向为水平方向，则蝇蛆的水平尺寸D_S，蝇蛆的垂直尺寸D_H；CCD相机拍摄中心与蝇蛆水平，并利用CCD相机对蝇蛆变形前的色斑进行生成，得到变形前的拍摄图片；然后，启动材料试验机SANS，使得上压板与蝇蛆均匀接触过程中，在计算机中得到蝇蛆的单轴抗压强度-位移关系，从而找到弹性变形阶段；同时，在上压板与蝇蛆均匀接触的过程中，打开照明系统的光源，调整光源照射角度方向，启动Flycapture软件，再次利用CCD相机对蝇蛆变形后的色斑进行生成，得到变形后的拍摄图片；

步骤D)根据步骤C中得到弹性变形阶段，从而对步骤C中变形后的拍摄图片进行选择，得到弹性变形阶段的图片，将上述弹性变形阶段的图片经过A/D转化得到灰度场，对该灰度场进行图像处理相关性计算，得到灰度场的相关系数极值点和相对应的位移信息和应变信息；将上述信息导入Vic-2D软件进行相关分析，从而得到：

初始弹性阶段状态下蝇蛆左侧的水平位移S_l0和右侧的水平位移S_r0分别为：

其中，公式中的n是测线上测试点的数目，S_li0和S_ri0是测线上测点的左侧水平位移与右侧水平位移；

蝇蛆在初始弹性阶段状态下的水平位移：