B超在含沙量及其垂线分布测量中的首次应用.pdfVIP

第3l卷 第2期 长 江 科 学 院 院 报 VoI．31 No．2 2014年 2月 JournalofYangtzeRiverScien蚰cResearchInstitute Feb． 2 0 l 4 DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2014．02．003 B超在含沙量及其垂线分布测量中的首次应用 胡向阳 ，许 明 。邹先坚 ，马志敏 (1．长江科学院河流研究所，武汉 430010；2．武汉大学 电子信息学院，武汉 430072) 摘 要：针对河港工模型试验中的泥沙测量与研究，借助B超仪和三维定位行走控制平台构建了一个含沙量及其 垂线分布的分析与测量系统。系统利用 B超成像技术获取含沙水流中悬浮沙粒的图像 ，针对 B超图像编写含沙量 分析软件，分析图像 中指定区域的沙粒成像光斑面积的灰度浓度。通过率定试验，建立灰度浓度与水 中实际含沙 量的对应关系，并利用这种对应关系来计算待测含沙量。系统实现了较低含沙量及其垂线分布的在线同步分析与 测量 ，具有操作简单、直观可视、实时陛好、灵敏度高的特点。 关键词：含沙量分析软件；B超图像；灰度浓度；率定试验；垂线分布 中图分类号：TV149 文献标志码 ：A 文章编号：1001—5485(2014)02—0012—04 在模型试验与泥沙研究中，含沙量的测量与控 B超探头 三维定位行 ～ 走控制平台 制对泥沙运移等情况的研究具有十分重要 的意 水槽 一 B超仪 义 J。长期以来，模型试验中泥沙浓度及其垂线分 水流方向一 、 布 的测量 与在线 同步分析一直在不断地探 索 中 -6]，但并没有找到一种很好的解决方案。随着 B超成像技术的 日益发展，B超对水中的微小沙粒 已经具有很好的实时成像能力，灵敏度也较高，特别 悬浮颗粒 是对被测量体无接触无扰动的特点在一定范围内能 够反映水中沙粒浓度的变化情况 【卜 。因此，本文 图1 试验系统示意图 编写了一套针对 B超的含沙量分析软件，在三维定 Fig．1 Schematicdiagram oftestsystem 位行走控制平台的帮助下，构建了一个基于B超的 以看到沙粒亮斑随着水中颗粒浓度的增加而增加，如 含沙量分析与测量系统，初步实现了含沙量及其垂 图2所示。图2(a)和图2(b)是B超采集到的体积 线分布的在线同步分析与测量，为模型试验的泥沙 浓度分~J,13tjo．5％0和3．0％o的图像。因此，含沙量分析 测量与研究提供了一种新的途径。 软件的任务是分析提取B超图像中的沙粒光斑信号， 并寻找这种信号与实际含沙量的对应关系，进而利用 1 系统组成及其原理 这种关系来测量未知浓度的含沙量。 本文构建了一个基于B超的含沙量分析与测量 系统。该系统由Apogeel100型B超诊断仪、模型水 槽、三维定位行走控制平台、系统计算机和对应的含 沙量分析软件组成，如图1所示。图中B超探头置于 水槽中并接触水面，三维定位行走控制平台搭载B超 仪，并控制B超探头对测量区域进行定位与水中沙粒 图像信号的采集，含沙量分析软件安装在计算机上， 对B超采集回来的图像信号进行相关处理分析。