专利名称：空气中液滴分布测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于数字图像处理及输电线路在线监测技术领域，具体涉及一种空气中液滴分布测量仪。
背景技术：
大气覆冰是一种特殊的气候现象，是指物体表面沾附冷冻水而结冰的过程。电力传输系统中许多设施暴露在复杂多变且恶劣的环境中，很容易遭受覆冰的影响。例如输电线路中的电缆、杆塔由于表面的覆冰，增加了自身的重量和风阻面积，使得钢缆和杆塔的载荷大大增加，影响了它们的机械强度和可靠性，严重时，由于载荷过大更会拉断电缆或压倒杆塔，造成严重的电力事故。因此，研究大气覆冰现象，对电力传输系统工作的安全和稳定， 具有重要的意义。多年的大气覆冰研究中，研究人员进行了大量的实验和现场调查，量化确定了覆冰过程数学模型中的碰撞系数、沾附系数以及冻结系数等参数，但是在气象要素方面的工作和成果太少。气象要素中的一项重要参数-空气中液滴的尺寸分布的测量并没有得到很好的解决。这项参数由于不同地区的差异性以及随天气条件变化的实时性，使得以往测得的数据并不能作为解决各地问题的通用数据。而采用在空气中暴露玻璃板沾附液滴，之后人工对玻璃板上的液滴进行逐个测量的方法，由于电力设施所处的恶劣环境，以及人工测量时人为因素的不确定性，无法满足该项参数对实时性与准确性的要求。因此，该项技术发展滞后，影响了人们对大气覆冰现象的研究。
发明内容本实用新型的目的是提供一种空气中液滴分布测量仪，解决了现有空气中液滴尺寸分布的测量方法实时性与准确性不好的问题。本实用新型所采用的技术方案是，空气中液滴分布测量仪，包括两两连接的电源模块、拍照模块及DSP运算处理模块。本实用新型的特点还在于，其中的拍照模块，包括由旋转轴固定的干燥室，干燥室的底部连接有背景板，干燥室上还连接有照相机。其中的背景板的底色部分为黑色，表面涂有一层遇水变色材料。其中的DSP运算处理模块采用TMS320C6000芯片。本实用新型的有益效果是，(1)采用特别设计的沾附液滴的背景板，使得沾附液滴的部分与背景部分的颜色差异更大，有效提高照片中两部分的对比度，使拍照模块能为之后的运算处理模块提供更为优质的照片。(2)拍照模块的支架部分采用可旋转的轴，使拍照模块整体可以360°旋转，背景板可以朝向任何方向。该方法使测量仪能够在不同风偏角的条件下测量，使测量仪测量的数据更为详细和全面。采用干燥室对背景板进行干燥处理，使背景板可以多次使用，不需要频繁更换。(3)采用DSP处理器以及更优化的算法，能够更加快速和准确的检测出液滴的尺寸信息，为研究大气覆冰现象提供准确可靠的数据。

图1是本实用新型空气中液滴分布测量仪的结构示意图；图2是本实用新型空气中液滴分布测量仪的电源模块工作流程图；图3是本实用新型空气中液滴分布测量仪的拍照模块结构示意图；图4是本实用新型空气中液滴分布测量仪的背景板截面图；图5是本实用新型空气中液滴分布测量仪的背景板沾附液滴后的照片；图6是本实用新型空气中液滴分布测量仪的DSP处理模块工作流程图；图7是本实用新型空气中液滴分布测量仪的DSP处理模块对照片进行一系列处理后得到的二值化图像；图8是本实用新型空气中液滴分布测量仪的DSP处理模块对二值化图像中对象区域进行像素数统计并标记后的图像。图中，1.电源模块，2.拍照模块，3. DSP运算处理模块，4.旋转轴，5.干燥室，6.背景板，7.照相机，8.底色部分，9.遇水变色材料。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。本实用新型空气中液滴分布测量仪一种实施例的结构，如图1所示，包括两两连接的电源模块1、拍照模块2及DSP运算处理模块3。电源模块1采用太阳能电池板与蓄电池相结合的方式对测量仪进行供电。采用感光元件感受外部光照条件，在晴天光照强度足够的条件下，采用太阳能电池板供电，并对蓄电池充电。当蓄电池充满电后，停止充电。在夜晚、阴雨天等光照强度不足的情况下，使用蓄电池对测量仪供电。太阳能电池板和蓄电池的工作状态由DSP芯片控制。电源模块1的工作流程如图2所示。拍照模块2的结构如图3所示，包括由旋转轴4固定的干燥室5，干燥室5的底部连接有背景板6，干燥室5上还连接有照相机7，照相机7用于拍摄背景板6上的图像。如图4所示，背景板6的底色部分8为黑色，表面涂有一层遇水变色材料9，该材料干燥时为白色，遇水时变为透明，显露出底色黑色。拍照模块2由旋转轴4固定，在水平方向整体可旋转360°，背景板6可以朝向任何方向。沾附液滴后的照片如图5所示。在空气中暴露20 分钟后，照相机对背景板进行拍照，拍照结束后，背景板6被回收进干燥室5进行干燥处理， 并擦除涂层表面的污物痕迹，处理完后再次放回至工作位置。DSP运算处理模块3的核心是DSP芯片，本测量仪采用TMS320C6000芯片作为处理核心。该模块对拍照得到的图片进行图像平滑、锐化、灰度化处理、二值化、轮廓跟踪、计算直径等一系列处理，得到液滴的直径，再由计数函数统计直径处于各区间值的液滴的个数，从而得到液滴尺寸分布参数。其中轮廓跟踪技术基于8连通链码表和线段表。首先按行扫描图像，遇到二值图像的对象点，则以此对象点开始进行8连通跟踪，跟踪时填充链码表；将扫描后得到的链码表转换为线段表；逐行扫描跟踪，直到跟踪完整幅图像。利用线段表，计算出整个对象区域的像素数，再由像素数与实际面积的比例关系计算出实际面积，再由圆形面积与直径的关系，计算得出液滴的直径。DSP运算处理模块3工作流程图如图6所示。经DSP处理后的二值化图像如图7所示。经像素数扫描并标记后的图像如图8所示。
权利要求1.空气中液滴分布测量仪，其特征在于，包括两两连接的电源模块(1)、拍照模块(2) 及DSP运算处理模块(3)。
2.根据权利要求1所述的空气中液滴分布测量仪，其特征在于，所述的拍照模块(2)， 包括由旋转轴(4)固定的干燥室(5)，干燥室(5)的底部连接有背景板(6)，干燥室(5)上还连接有照相机(7)。
3.根据权利要求2所述的空气中液滴分布测量仪，其特征在于，所述的背景板(6)的底色部分(8)为黑色，表面涂有一层遇水变色材料(9)。
4.根据权利要求2所述的空气中液滴分布测量仪，其特征在于，所述的DSP运算处理模土夬(3)采用 TMS320C6000 芯片。
专利摘要本实用新型公开的空气中液滴分布测量仪，包括两两连接的电源模块、拍照模块及DSP运算处理模块。拍照模块，包括由旋转轴固定的干燥室，干燥室的底部连接有背景板，干燥室上还连接有照相机。背景板的底色部分为黑色，表面涂有一层遇水变色材料。DSP运算处理模块采用TMS320C6000芯片。本实用新型空气中液滴分布测量仪，解决了空气中液滴尺寸分布测量技术发展的滞后影响研究人员对大气覆冰研究工作的问题，对电力传输系统抗覆冰性的设计提供可靠的依据。
文档编号G01B11/08GK202092608SQ201120072569
公开日2011年12月28日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者杜袁辉, 黄新波 申请人:西安工程大学