专利名称：用于二维水动力弥散实验中的测压管数据自动采集仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于二维水动力弥散实验中的测压管数据自动采集仪。
背景技术：
地下水动力学的多个实验都是采用测压管，每个测压管的橡皮管分别连到实验模 型中，红色示踪迹随水面上下移动，通过人工读取各点的测压水头值来进行数据分析以及 绘制相关曲线。其中二维水动力弥散实验的实验过程必须反映30分钟内各路测压管内水位高度 变化的全部过程(一般需要每30秒至60秒读一次数)，人工记录效果不理想。由于在水动 力弥散实验中，既要测定抽水稳定后，水平井内部水头压力分布情况(反映在测压管上)， 还要测定抽水过程中，水平井内部水头压力是如何分布变化过度到稳定值的(反映在测压 管高度的变化上)，所以如果靠人工记录来采集数据，是不可能在短时间内(30s-60s)很准 确的读完30根测压管的高度，加上在人为读数时本身由于视线不可能完全与测压管中液 面的最低处保持水平，所以存在一个不可避免的误差，又由于测压管都比较相似，因此在测 压管高度相差较小时容易导致读数顺序弄混，或者重复读数的情况。另外，做水平井的层流 抽水实验，当流速非常小时，测压管高度往往比较接近，高差反应非常小，当分辨率较低时 往往会造成不小的误差。而科研用的专业公司提供的每路测压管电子水位传感器价格比较 昂贵，分辨率一般大于1毫米。教学实验中一般采用手工记录测压管水位，采用人工记录数据时，一般是在测压 管中加入示踪剂，以便于读数，但是在换砂和换不同管径水平井时，排水过程会导致测压管 中的示踪剂倒流入实验槽中，这样不仅造成示踪剂的浪费，也在一定程度上干扰了本实验 流网的观察(流网就是通过示踪剂来反应的)，另外在数据处理方面，原来是先做好人工数 据记录，再将数据一点一点输入到计算机，选择调用数据并用相关软件画图。整个过程需要 人工处理的部分较多，过程繁琐，很容易出错。
发明内容本实用新型所要解决的问题是针对上述现有技术提出一种用于二维水动力弥散 实验中的测压管数据自动采集仪，将传统手工采集改变为通过高精度数码相机不失真定时 自动拍摄的方法实现30路测压管数据自动采集并在计算机上显示实验结果，其过程简单， 不易出错。本实用新型为解决上述提出的问题所采用的解决方案为用于二维水动力弥散实 验中的测压管数据自动采集仪，其特征在于包括有多路测压管，高精度数码相机和计算机， 其中测压管由浮子，测压管体和连接管组成，浮子在测压管体内漂浮于水面上，作为采集数 据时的识别物，连接管一端连接测压管体，另一端与测压点相连，高精度数码相机与测压管 相对，根据需要进行不失真定时连续拍照，计算机通过数据线与高精度数码相机相连，计算 机负责定时控制数码相机拍照、处理图片数据以及根据需要调用数据进行曲线图的绘画。
3[0007]按上述方案，所述的测压管为30-48路。本实用新型通过设计黑色圆柱体浮子飘在水面，利用高精度数码相机，不失真定 时自动拍摄后通过软件自动采集测压管测压水头值数据；测压管中原来使用的有色示踪迹 可以不用，使实验过程的观察更加明了。本实用新型的有益效果在于(1)利用高精度数码相机，不失真自动可连续拍摄测压管测压水头，而且还可以根 据实验的需要改变连拍间隔时间，更具灵活性和准确性，而且在分辨率上，精度可达到0. 3 毫米，使读数更接近实验真实值；(2)设计带有颜色的圆柱体浮子飘在水面，用浮子作为数据采集的识别物，这样就 不需要使用原来的有色示踪剂了，进而避免了对实验流网观察这一环节的干扰，从而使实 验过程观察更加明了；(3)在数码相机拍完照后，会马上一体化传到电脑上，再用图形处理软件和程序模 型自动处理30路(可扩充)测压管测压水头值数据，并调用相关数据绘制相关曲线，整个 过程完全一体化，方便、快捷、简单。

图1是本实用新型的装置测定原理图；图2是本实用新型的装置连接结构示意图，其中1.黑色圆柱体浮子；2.测压管 体；3.橡胶管；4.连接管；5.测压点；6.实验槽；7.测压板；8.高精度数码相机；9. USB数 据线；10.计算机。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例进一步详细介绍本实用新型，但是实施例不会构成对本 实用新型的限制。用于二维水动力弥散实验中的测压管数据自动采集仪，包括有32路测压管，高精 度数码相机8和计算机10，其中测压管由黑色圆柱体浮子1，测压管体2，连接管4三部分 组成，黑色圆柱体浮子在测压管体内漂浮于水面，作为计算机采集数据时的识别物，连接管 一端连接测压管体下部的橡胶管3，另一端连接在实验槽6中特定的测压点5。高精度数码 相机选一个正对着测压管的位置，测压管体固定在测压板7上，根据需要进行不失真定时 连续拍照，由于在进行定时连拍时，人为操作相机会导致相机的扰动，造成计算机处理数据 时产生误差，所以在用计算机处理照片时要求照片必须处于同一位置环境下。故在应用上， 数码相机一旦选好观测点就不宜再动。计算机通过USB数据线9与高精度数码相机相连， 计算机负责定时控制数码相机拍照、处理图片数据以及根据需要调用数据进行曲线图的绘 画。如图2所示，当实验槽中的水平井开始抽水时，水平井内部水头压力就会发生变 化，直接的反应就是测压管高度发生晃动。当要探索水平井在抽水过程中内部水头压力分 布变化情况时，就需要隔一段时间(30-60s)记录下测压板上的高度值，这时高精度数码相 机(如图1)就根据实验需要，用电脑事先设定好连拍间隔时间。当水平井开始抽水时， 相机同步开始按照设定的时间进行工作，在抽水趋于稳定后，测压板高度不会再发生变化时，此时拍照工作完成，开始转入电脑采集图片数据和调用数据画图阶段，根据事先编好的 MATLAB程序将图片进行数字采集，并进行相关归类对比，调用数据进行作图。下表1为具体 操作中的一个实例，
权利要求用于二维水动力弥散实验中的测压管数据自动采集仪，其特征在于包括有多路测压管，高精度数码相机(8)和计算机(10)，其中测压管由浮子，测压管体(2)和连接管(4)组成，浮子在测压管体内漂浮于水面上，作为采集数据时的识别物，连接管一端连接测压管体，另一端与测压点(5)相连，高精度数码相机与测压管相对，根据需要进行不失真定时连续拍照，计算机通过数据线与高精度数码相机相连，计算机负责定时控制数码相机拍照、处理图片数据以及根据需要调用数据进行曲线图的绘画。
2.按权利要求1所述的用于二维水动力弥散实验中的测压管数据自动采集仪，其特征 在于所述的测压管为30-48路。
专利摘要本实用新型涉及一种用于二维水动力弥散实验中的测压管数据自动采集仪，包括有多路测压管，高精度数码相机和计算机，其中测压管由浮子，测压管体和连接管组成，浮子在测压管体内漂浮于水面上，作为采集数据时的识别物，连接管一端连接测压管体，另一端与测压点相连，高精度数码相机与测压管相对，根据需要进行不失真定时连续拍照，计算机通过数据线与高精度数码相机相连，计算机负责定时控制数码相机拍照、处理图片数据以及根据需要调用数据进行曲线图的绘画。本实用新型的有益效果在于更具灵活性和准确性，读数更接近实验真实值；实验过程观察更加明了；整个过程完全一体化，方便、快捷、简单。
文档编号G01L19/08GK201707198SQ20102021306
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者吴百一, 唐仲华, 胡广冲 申请人:中国地质大学(武汉)