一种水力模型泡漩或漩涡流测量系统及测量方法

摘要

一种水力模型泡漩或漩涡流测量系统，包括多个泡漩水传感器、与各个漩水传感器对应连接的信号处理电路、A/D转换卡、计算机、多个CCD摄像机、图像采集卡，每一信号处理电路通过A/D转换卡与计算机连接，每一CCD摄像机通过图像采集卡与计算机连接，所述泡漩水传感器的波高传感元件采用阻抗变换器，测量时放置于水流中一定深度；所述CCD摄像机布置在模型河道水流上方。本发明还提供一种水力模型泡漩或漩涡流测量方法。本发明将电子测量技术与摄影技术以及计算机技术有机结合，为水力学物理模型试验研究测量水流泡漩与漩涡流提供了一种新的测量方法与测量系统，并且大大提高试验自动化程度和工作效率，有利于提升水力学物理模型试验研究水平。

主权项

一种用于水力模型泡漩或漩涡流测量系统的测量方法，所述水力模型泡漩或漩涡流测量系统包括多个泡漩水传感器(1)、与各个泡漩水传感器(1)对应连接的信号处理电路(2)、A/D转换卡(3)、计算机(4)、多个CCD摄像机(5)、图像采集卡(6)、与泡漩水传感器(1)、信号处理电路(2)及CCD摄像机(5)连接的稳压电源(7)，每一信号处理电路(2)通过A/D转换卡(3)与计算机(4)连接，每一CCD摄像机(5)通过图像采集卡(6)与计算机(4)连接，所述泡漩水传感器(1)的波高传感元件采用阻抗变换器(14)，测量时放置于水流中一定深度；所述CCD摄像机(5)布置在河道水流上方，所述泡漩水传感器(1)包括依次连接的多谐振荡器(11)、功率放大器(12)、耦合变压器(13)、阻抗变换器(14)，所述信号处理电路(2)包括依次连接的水温/水质补偿平衡电路(22)、差动电路(21)、相敏检波器(23)、光电隔离模块(24)，其中耦合变压器(13)的两个次级绕组分别与水温/水质补偿平衡电路(22)和阻抗变换器(14)连接，水温/水质补偿平衡电路(22)和阻抗变换器(14)的输出端分别与差动电路(21)的两个输入端连接，所述稳压电源(7)采用高精度稳压电源模块，所述测量方法通过计算机(4)中安装的系统测控软件来实现，包括如下步骤：步骤一、将各泡漩水传感器(1)在模型CAD平面布置图上的X/Y坐标输入计算机(4)；步骤二、启动计时器开始绘制水流波动—时间过程曲线：计算机(4)从A/D转换卡(3)接收水流波动数字信号，所述水流波动数字信号由A/D转换卡(3)将泡漩水传感器(1)测到的水流波动模拟信号转换而成，接着计算机(4)点绘水流波动—时间过程曲线；步骤三、启动泡漩水流范围分析：计算机(4)将CCD摄像机(5)拍摄的流场图像模拟量转换为数字量，然后根据已有泡漩水传感器(1)分布数据和拍摄的流场图像标识泡漩水范围以及漩涡流表面流场范围；步骤四、启动漩涡表面流速分析，具体步骤如下：将示踪粒子或碎纸片撒入流体之中；计算机(4)通过CCD摄像机(5)获取第一个时刻的CCD图像；计算机(4)通过CCD摄像机(5)获取下一个时刻的CCD图像；计算机(4)对以上两个图像进行流动图像数据处理后配对粒子位移；对离散数据拟合出流场矢量数据；根据所述流场矢量数据画出该时刻的流场图。