本實(shí)用新型屬于模型試驗(yàn)測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種統(tǒng)計(jì)分析泥沙顆粒粒徑大小的試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

泥沙顆粒的粒徑大小及其級(jí)配情況具有多樣性和隨機(jī)性，會(huì)影響實(shí)際工程中有關(guān)泥沙參數(shù)的測量和模型試驗(yàn)中沙水混合物的統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)泥沙運(yùn)動(dòng)的機(jī)理和沙水混合物的兩相運(yùn)動(dòng)具有重要的意義。目前，泥沙粒徑大小及其級(jí)配情況主要是通過國外引進(jìn)的激光粒度儀來實(shí)現(xiàn)的。這種儀器設(shè)備價(jià)格昂貴，對(duì)自然水流中和混水情況下的泥沙顆粒進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析具有一定的局限性。另外，在實(shí)際工程測量和模型實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，由于泥沙顆粒的材質(zhì)、形狀和大小各不相同及顆粒所在位置的水流條件各不相同，從而進(jìn)一步加大了對(duì)水中泥沙顆粒粒徑大小進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的難度。由于B超儀對(duì)水流具有很好的穿透性，也對(duì)水中的泥沙可以具有較高的分辨率，因此采用B超儀對(duì)水流泥沙進(jìn)行超聲成像，然后統(tǒng)計(jì)分析B超圖像中沙粒成像光斑顆粒的大小，從而實(shí)現(xiàn)水中泥沙顆粒粒徑大小的統(tǒng)計(jì)分析。于是，提出一種利用B超儀進(jìn)行超聲成像的試驗(yàn)裝置，為河工模型試驗(yàn)中水中泥沙顆粒的統(tǒng)計(jì)分析提供了一張簡單易用的實(shí)用途徑，促進(jìn)了泥沙顆粒統(tǒng)計(jì)分析的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是提供一種統(tǒng)計(jì)分析水中泥沙顆粒粒徑大小的試驗(yàn)裝置。

B超儀對(duì)水流具有很好的穿透性，可以對(duì)水中的泥沙顆粒可以進(jìn)行超聲成像。當(dāng)水中泥沙顆粒較少時(shí)，B超儀對(duì)水中沙粒的成像光斑具有較高的分辨率。事實(shí)證明，水中沙粒的成像光斑與實(shí)際泥沙顆粒具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。因此，采用B超儀對(duì)水流泥沙進(jìn)行超聲成像，然后統(tǒng)計(jì)分析B超圖像中的沙粒成像光斑及其光斑大小和分布情況，從而實(shí)現(xiàn)水中泥沙顆粒粒徑大小的統(tǒng)計(jì)分析。

本實(shí)用新型所提供的一種統(tǒng)計(jì)分析水中泥沙顆粒粒徑大小的試驗(yàn)裝置，包括模型水槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、視頻圖像采集與處理系統(tǒng)、電機(jī)控制攪拌系統(tǒng)；所述模型水槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括水槽、放置在所述水槽內(nèi)的沙粒和水流；所述視頻圖像采集與處理系統(tǒng)包括依次連接的B超探頭、B超儀、視頻圖像采集卡和計(jì)算機(jī)；所述電機(jī)控制攪拌系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)軸、攪拌器、步進(jìn)電機(jī)和用于固定所述轉(zhuǎn)軸和攪拌器的固定支撐裝置，所述轉(zhuǎn)軸的一端連接在固定支撐裝置上，一端與攪拌器相連接，所述攪拌器由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述固定支撐裝置包括水平固定桿、垂直固定桿和固定桿底座，垂直固定桿一端與固定桿底座相連接，另一端與水平固定桿相連接，所述轉(zhuǎn)軸連接在水平固定桿上。

優(yōu)選的，所述攪拌器設(shè)置在B超探頭側(cè)方。

優(yōu)選的，所述B超探頭為凸陣探頭或者線陣探頭。

優(yōu)選的，所述水槽為圓形。

本實(shí)用新型采用B超儀對(duì)水中的泥沙顆粒進(jìn)行成像，通過電機(jī)控制攪拌系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)水中泥沙顆粒的均勻分布，以防過多泥沙顆粒的沉淀和聚集，然后獲得多個(gè)水中泥沙顆粒懸浮運(yùn)動(dòng)的B超圖像。然后對(duì)B超圖像中的沙粒成像光斑大小和分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)際水中的泥沙顆粒粒徑大小及其分布情況的統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而得到泥沙顆粒的粒徑大小和級(jí)配情況。該裝置能夠直接觀測水泥沙顆粒的成像光斑大小及其分布情況，直觀可視。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖；

其中1-水槽、2-沙粒、3-水流、4-B超探頭、5-B超儀、6-視頻圖像采集卡、7-計(jì)算機(jī)、8-轉(zhuǎn)軸、9-攪拌器、10-步進(jìn)電機(jī)、11-水平固定桿、12-垂直固定桿、13-固定桿底座、14-固定支撐裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本實(shí)用新型包括模型水槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、視頻圖像采集與處理系統(tǒng)、電機(jī)控制攪拌系統(tǒng)。

(1)水槽1、沙粒2和水流3組成模型水槽實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，圓形水槽1內(nèi)裝入一定量的水并把沙粒2撒入水流3中。水槽1設(shè)置為圓形，在攪拌器9的帶動(dòng)下水流3特性穩(wěn)定單一，能夠使沙粒2在水流3中的分布更加均勻，水中懸浮運(yùn)動(dòng)的沙粒2為B超成像統(tǒng)計(jì)分析的對(duì)象。

(2) B超探頭4、B超儀5、視頻圖像采集卡6和計(jì)算機(jī)7組成水流泥沙的視頻圖像采集與處理系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)線依次連接B超探頭4、B超儀5和計(jì)算機(jī)7，手動(dòng)將B超探頭4置于圓形水槽1的水流3中，在B超儀中可以直觀觀測沙粒2的成像，視頻圖像采集卡6采集B超儀5實(shí)時(shí)獲取的視頻圖像，并傳輸給計(jì)算機(jī)上的視頻圖像處理軟件（為現(xiàn)有軟件）；計(jì)算機(jī)7處理沙粒2運(yùn)動(dòng)情況的視頻圖像，并對(duì)圖像中的沙粒2成像光斑大小和分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

(3)轉(zhuǎn)軸8、攪拌器9、步進(jìn)電機(jī)10、固定支撐裝置14組成電機(jī)控制攪拌系統(tǒng)。固定支撐裝置14包括水平固定桿11、垂直固定桿12和固定桿底座13，垂直固定桿12一端與固定桿底座13相連接，另一端與水平固定桿11相連接，所述轉(zhuǎn)軸8連接在水平固定桿11上。固定支撐裝置14用于固定轉(zhuǎn)軸8和攪拌器9的位置和方向，通過步進(jìn)電機(jī)10發(fā)出控制信號(hào)使轉(zhuǎn)軸8帶動(dòng)攪拌器9均勻轉(zhuǎn)動(dòng)。將攪拌器9置于圓形水槽1的水流3中，攪拌器9轉(zhuǎn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)水中泥沙顆粒的均勻分布，以防過多泥沙顆粒的沉淀和聚集。

實(shí)驗(yàn)過程中利用B超儀5不斷多次地采集水中沙粒2的視頻圖像，并通過視頻圖像采集卡6采集到的圖像傳輸給計(jì)算機(jī)7分析處理，通過計(jì)算機(jī)7統(tǒng)計(jì)分析沙粒2在水中多次運(yùn)動(dòng)而形成的超聲成像光斑大小及其分布情況，從而實(shí)現(xiàn)水中沙粒2粒徑大小及其分布情況的統(tǒng)計(jì)分析。

本實(shí)用新型一種統(tǒng)計(jì)分析水中泥沙顆粒粒徑大小的試驗(yàn)裝置比較方便簡單地解決水中沙粒粒徑大小的統(tǒng)計(jì)分析問題。通過電機(jī)控制攪拌系統(tǒng)時(shí)水中沙粒保持懸浮運(yùn)動(dòng)，在利用B超儀對(duì)水中懸浮沙粒不斷進(jìn)行超聲成像分析，通過統(tǒng)計(jì)分析水中沙粒成像光斑的大小和分布情況從而實(shí)現(xiàn)了水中沙粒粒徑大小的統(tǒng)計(jì)分析。該裝置為河工模型試驗(yàn)中水中沙粒的統(tǒng)計(jì)分析提供了一張簡單易用的實(shí)用途徑。