一種推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，所述裝置包括透明板(1)、防水條(2)和四個吊掛(3)，透明板(1)的長度方向的兩端設(shè)置有向上漸變翹起的圓弧結(jié)構(gòu)，透明板(1)的寬度方向的兩端設(shè)置有防水條(2)，在透明板(1)的四個角上均設(shè)置有一個用于調(diào)節(jié)透明板(1)高度的吊掛(3)。本實用新型通過在水流上部設(shè)置透明板，且使透明板與其下部水流為漸進(jìn)接觸，消除水面波紋對圖像成像的干擾，保證了拍攝平面的平整，在水流處于急流狀態(tài)或水流流速較大時，可以獲取不同時刻準(zhǔn)確的床面泥沙顆粒位置圖像，從而得到大量床面顆粒運動狀態(tài)及速度等基本運動特征。
【專利說明】一種推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，屬于推移質(zhì)觀測【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]推移質(zhì)是指水流中沿河底滾動、滑動、跳躍或以層移方式運動的泥沙顆粒，在運動過程中與床面泥沙之間經(jīng)常進(jìn)行交換。推移質(zhì)運動集中于床面附近，運動速度與水流流速相差較大，并且推移質(zhì)泥沙顆粒在床面上走走停停，具有一定的隨機性。在不同水流條件下，泥沙顆粒的運動受顆粒所處位置以及不同粒徑顆粒之間的相互遮擋等影響因素。
[0003]目前對推移質(zhì)床面顆粒的觀測方法主要通過攝像機在試驗水槽側(cè)面或底部拍攝，水槽側(cè)面拍攝只能獲取單顆粒的速度；底部拍攝只適用于試驗水槽底板為玻璃且只有一層顆粒，不會發(fā)生相互遮擋時的情況。從水面上方直接拍攝可獲取較大床面面積的大量顆粒運動特征，且不受顆?；ハ嗾趽醯南拗?。但當(dāng)水流處于急流狀態(tài)或水流流速較大時，水流表面會出現(xiàn)各種不規(guī)則的波紋，這些水面波對床面泥沙顆粒的成像造成巨大的變形影響，難以定量識別床面顆粒的準(zhǔn)確位置，不易得到顆粒運動的運動特征。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型提供了一種推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，以解決現(xiàn)有的推移質(zhì)床面顆粒的觀測方法在水流處于急流狀態(tài)或水流流速較大時，出現(xiàn)的水面波對床面泥沙顆粒的成像造成影響，難以定量識別床面顆粒的準(zhǔn)確位置且不易得到顆粒運動速度的問題，為此本實用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0005]一種推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，包括透明板、防水條和四個吊掛，透明板的長度方向的兩端設(shè)置有向上漸變翹起的圓弧結(jié)構(gòu)，透明板的寬度方向的兩端設(shè)置有防水條，在透明板的四個角上均設(shè)置有一個用于調(diào)節(jié)透明板高度的吊掛。
[0006]本實用新型實施方式提供的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，使透明板與其下部的水流漸進(jìn)接觸，消除水面波紋對圖像成像的干擾，保證了拍攝平面的平整，在水流處于急流狀態(tài)或水流流速較大時，可以獲取不同時刻準(zhǔn)確的大量泥沙顆粒位置圖像，從而得到顆粒運動速度等運動狀態(tài)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本實用新型的【具體實施方式】提供的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是本實用新型的【具體實施方式】提供的透明板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3是本實用新型的【具體實施方式】提供的增加平板小車、平行角鋼和照明光源的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖4是圖3的B處放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖5是本實用新型的【具體實施方式】提供的增加絲網(wǎng)的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0012]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0013]本【具體實施方式】提供了一種推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，如圖1和圖2所示，包括透明板1、防水條2和四個吊掛3，透明板I為矩形，其中與水流方向相垂直的兩邊(長度方向)設(shè)置有向上漸變翹起的圓弧結(jié)構(gòu)，透明板I與水流向平行的兩邊(寬度方向)設(shè)置有防水條2，在透明板I的四個角上均設(shè)置有一個用于調(diào)節(jié)透明板I高度的吊掛3。
[0014]進(jìn)一步地，透明板I的兩端的上翹角度大于等于30°且小于等于60°，優(yōu)選的上翹角度選擇45°，所述上翹角度可根據(jù)水流流速確定，方向A為水流的方向。透明板I的厚度為3-7mm，優(yōu)選為5mm厚度的無色玻璃板，長度為寬度的1.5-2倍，一般玻璃板的寬度比水槽寬度略小。防水條2可采用有機玻璃，按玻璃彎曲形狀將防水條裁剪好，再用玻璃膠粘貼與玻璃板兩側(cè)。透明板I板兩端翹起的作用是確保玻璃板與上游水流為漸進(jìn)接觸，減少玻璃板對水流的干擾；防水條2的作用是當(dāng)透明板I與水面接觸時防止有水流通過透明板I的上部，保證拍攝面的平整，不受流水干擾。
[0015]進(jìn)一步地，由于透明板I位于水面上方，需要將其架起懸空，為減少支撐結(jié)構(gòu)對水流的影響，如圖3所示，設(shè)置有至少兩個支撐條4，每個支撐條4的兩端均設(shè)置為與透明板I的向上漸變翹起的圓弧結(jié)構(gòu)貼合并折回后夾緊所述圓弧結(jié)構(gòu)的形狀，透明板I下部的支撐條4與透明板I的平面平行，每個支撐條的寬度大約2cm，厚度大約為1mm，支撐條4優(yōu)選為Imm厚度的不銹鋼板。透明板I下部的支撐條4可以支撐透明板的重量，支撐條4的兩端設(shè)置為向上折回后向下既可以留出上部固定的空間，還可以將透明板I卡在支撐條中，以防止透明板I向上被水流抬起。
[0016]進(jìn)一步地，如圖3所示，本【具體實施方式】提供的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置還可以包括平板小車5和兩個平行角鋼6，每個平行角鋼6的兩端均分別與一個吊掛3固定連接，平板小車5固定在兩個平行角鋼6上，在平板小車5上設(shè)置有與攝像機10的鏡頭匹配的孔51，一般以攝像機10的鏡頭可透過孔51拍攝到水槽下部為宜，平板小車5的車輪52位于平板小車下方，沿水流方向設(shè)置，兩側(cè)車輪寬度與水槽寬相等，，使平板小車5可以沿水槽水流方向移動，以拍攝不同位置的床面泥沙。
[0017]進(jìn)一步地，如圖3所示，在每個平行角鋼6的下部均吊裝有一個照明光源7，照明光源7可以采用燈管、LED等光源，為了確保床面的光照均勻一致，照明光源7設(shè)置于平板小車5的下部，照明光源7的吊裝高度以攝像機10的視野不能拍攝到光源設(shè)備為宜，以免影響床面泥沙顆粒的拍攝。
[0018]進(jìn)一步地，如圖4所示，每個吊掛3均包括吊掛條31和吊掛絲杠32，吊掛條31可采用五邊形的結(jié)構(gòu)，吊掛條31的第一端通過吊掛螺絲33與吊掛絲杠32相連，吊掛條31的第二端通過緊固螺絲8與支撐條4的一端固定連接。其中緊固螺絲8用于連接吊掛條31和支撐條4，吊掛螺絲33穿過吊掛條31，用以吊起透明板I并支撐透明板I的重量。吊掛絲杠32可以穿過平行角鋼6上下移動，吊掛絲杠32根據(jù)水面高度調(diào)節(jié)透明板I的高度，調(diào)整好高度后用吊掛螺絲33固定，即可進(jìn)行床面泥沙顆粒的拍攝。
[0019]進(jìn)一步地，將所述裝置放置于水槽上方，通過平板小車5上的車輪52移動所述裝置，使其位于所需拍攝床面的上部，調(diào)整吊掛絲杠32的高度，使透明板I剛好接觸水面，然后固定吊掛絲杠32。由于透明板I處于固定位置，而下部水流呈流動狀態(tài)，當(dāng)下部水流流速較大時，水流與透明板I接觸面會有較大的氣泡吸入，氣泡緊貼透明板I底部跟隨水流運動，氣泡的形成會對床面泥沙顆粒造成遮擋，影響到泥沙顆粒的拍攝。為解決上述氣泡吸入問題可以在透明板I的一端設(shè)置用于消除氣泡的絲網(wǎng)9，如圖5所示，可以將絲網(wǎng)9設(shè)置在水流方向的上游截面，絲網(wǎng)9的孔徑可為100-200目。在實際使用過程中絲網(wǎng)9的下部在水流作用下將緊貼于透明板I的上游端面，使吸入透明板的大氣泡破碎成尺度較小的氣泡，減少對床面泥沙顆粒拍攝的遮擋。
[0020]本【具體實施方式】還提供的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置的工作過程包括:基于上述推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置通過攝像機獲取泥沙顆粒的運動速度，根據(jù)不同的研究目的，可選擇不同型號的攝像機，當(dāng)顆粒運動速度較快時可選擇幀頻較高的高速攝像機，從而可以獲取更精確的泥沙運動速度。特定攝像機所拍攝的幀頻，即每兩幀之間的間隔時間是確定的，根據(jù)某一顆泥沙顆粒在不同幀圖像中的位置信息和攝像機的幀頻即可獲取泥沙顆粒的運動速度。
[0021]采用本【具體實施方式】提供的技術(shù)方案，可以精確測量推移質(zhì)泥沙顆粒運動軌跡及運動速度，并直接觀測較大范圍內(nèi)的大量推移質(zhì)顆粒在水流作用下的運動情況。對單個顆粒來講，可以獲取泥沙顆粒的隨機擺動，運動速度，運動方向；顆粒在床面上的停留時間，運動時間，顆粒單次運動距離；并可通過長時間觀測，獲取大量泥沙顆粒的運動，為進(jìn)一步深入研究水沙相互作用提供大量高精度、可靠的數(shù)據(jù)。通過在水流表面設(shè)置透明板，消除對水面波紋對圖像成像的干擾，獲取不同時刻準(zhǔn)確的顆粒位置圖像，然后通過圖像處理的方法獲取泥沙顆粒的運動速度。
[0022]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型實施例揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，其特征在于，包括透明板(I)、防水條(2)和四個吊掛(3)，透明板(I)為矩形，其中與水流方向相垂直的兩邊設(shè)置有向上漸變翹起的圓弧結(jié)構(gòu)，透明板⑴與水流向平行的兩邊設(shè)置有防水條⑵，在透明板⑴的四個角上均設(shè)置有一個用于調(diào)節(jié)透明板(I)高度的吊掛(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，其特征在于，所述裝置還包括兩個支撐條(4)，每個支撐條(4)的兩端均設(shè)置為與透明板(I)的向上漸變翹起的圓弧結(jié)構(gòu)貼合并折回后夾緊所述圓弧結(jié)構(gòu)的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，其特征在于，每個吊掛(3)包括吊掛條(31)和吊掛絲杠(32)，吊掛條(31)的第一端通過吊掛螺絲(33)與吊掛絲杠(32)相連，吊掛條(31)的第二端通過緊固螺絲(8)與支撐條(4)的一端固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，其特征在于，所述裝置還包括平板小車(5)和兩個平行角鋼￠)，每個平行角鋼(6)的兩端均分別與一個吊掛(3)固定連接，平板小車(5)設(shè)置在兩個平行角鋼(6)上，在平板小車(5)上設(shè)置有與攝像機(10)的鏡頭匹配的孔(51)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，其特征在于，在每個平行角鋼(6)的下部吊裝有一個照明光源(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，其特征在于，在透明板(I)的一端設(shè)置有用于消除氣泡的絲網(wǎng)(9)，絲網(wǎng)(9)的孔徑為100-200目。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，其特征在于，透明板(I)的兩端的上翹角度大于等于30°且小于等于60°。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的推移質(zhì)床面顆粒的拍攝裝置，其特征在于，透明板(I)的厚度為3-7mm，長度為寬度的1.5-2倍。
【文檔編號】G01N15/14GK204013900SQ201420426119
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】劉春晶, 曹文洪, 許琳娟, 孫高虎, 張曉明, 魯文, 魯婧, 胡健, 張治昊, 王玉海, 關(guān)見朝, 劉磊, 凃洋 申請人:中國水利水電科學(xué)研究院