專利名稱：一種計算機控制的模型水輪機流態(tài)觀測的同步數(shù)字式成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于混流式模型水輪機、軸流式模型水輪機、模型水泵水輪機等水力機械的流態(tài)觀測的同步數(shù)字式成像方法。
背景技術(shù)：
:隨著對水輪機特性研究的深入,人們將注意力逐漸由對水輪機的外特性的研究轉(zhuǎn)移到對水輪機內(nèi)特性的研究；由于人們認知程度的進步以及水電站對于水輪機安全穩(wěn)定運行要求的提高，致使水輪機設(shè)計人員在關(guān)注水輪機效率的同時也增加了對水輪機空化等指標更為關(guān)注。機組在空化狀態(tài)下運行會導致機組的振動增強，效率的降低，對機組重要部件造成侵蝕，導致機組檢修周期縮短，運行成本的提高，同時也是機組運行的極大安全隱患。目前，考核一個優(yōu)質(zhì)的水輪機不單單是效率的高低而是通過效率、空化等指標來綜合評定，單一的通過水力設(shè)計和模型的外特性的試驗，已經(jīng)不能適應(yīng)當今水電市場的發(fā)展。由于水力設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及機械加工精度等多方面因素的綜合影響，往往水輪機的空化性能與理論設(shè)計的結(jié)果有所偏差，因此，通過對水輪機內(nèi)部重要區(qū)域的空化、渦帶、脫流等流態(tài)的實時成像觀測、記錄與分析可以及時地發(fā)現(xiàn)水輪機葉型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計上以及機械加工上存在的問題，及時修改轉(zhuǎn)輪葉型和結(jié)構(gòu)，為優(yōu)化水輪機轉(zhuǎn)輪，設(shè)計出效率更高，空化性能更好的，運行更穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)水輪機提供極大的幫助。以往的模型水輪機流態(tài)觀測采用的是以模擬攝像機為核心以磁帶為數(shù)據(jù)記錄載體模擬式成像方法，由于在成像原理上模擬攝像機的拍攝幀率是固定無法調(diào)節(jié)的，在嚴格意義上講，無法實現(xiàn)同模型水輪機的轉(zhuǎn)頻同步，同時，模擬攝像機的數(shù)傳輸采用模擬信號存在較大干擾，成像質(zhì)量較差，磁帶記錄方式難以長期保存的不能滿足現(xiàn)代水輪機設(shè)計的要求，介于模擬式成像方法及裝置的諸多弊端，迫切需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)與轉(zhuǎn)頻嚴格同步的、成像質(zhì)量清晰、數(shù)據(jù)傳輸可靠的流態(tài)觀測方法，從而可以輔助設(shè)計人員設(shè)計出效率高，空化性能好，長期運行穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)水輪機。發(fā)明內(nèi)容:本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在進行模型水輪機空化等試驗過程中，提供一種由計算機程序控制的、高清晰度的、成像頻率與模型水輪機轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)頻同步、相位可調(diào)的數(shù)字式流態(tài)觀測方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種計算機控制的模型水輪機流態(tài)觀測的同步數(shù)字式成像方法；I)計算機系統(tǒng)；2)調(diào)節(jié)模型水輪機使其達到欲觀測的某一固定轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定工作狀態(tài)；3)利用計算機數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集模型水輪機的轉(zhuǎn)速信號，并計算當前模型水輪機的轉(zhuǎn)頻，具體方法如下:假設(shè)當前模型水輪機的測速齒盤為N個齒，齒盤的每個齒轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)速傳感器是時，傳感器產(chǎn)生一個脈沖信號，數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的計數(shù)器對脈沖進行頻率測量，通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的內(nèi)部時鐘頻率計算出齒盤的轉(zhuǎn)動頻率fn，并換算出當模型水輪機的轉(zhuǎn)速n，則模型水輪機的轉(zhuǎn)頻f為:f=fn/N=n/60
其中轉(zhuǎn)速η的單位為rpm，即轉(zhuǎn)/分鐘^匕的單位為Hz旋轉(zhuǎn)機械的同步對象是指同轉(zhuǎn)速同步，即數(shù)字成像設(shè)備的圖像采集頻率同旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)動頻率相同，因此，在進行同步成像前必須獲得轉(zhuǎn)速信息；4)根據(jù)計算出的模型水輪機的轉(zhuǎn)頻，利用計算機程序生成觸發(fā)信號，具體方法如下:當調(diào)節(jié)模型水輪機至某一特定轉(zhuǎn)速下運行時，利用模型水輪機的流量、尾水壓力等參數(shù)的改變，可使模型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片出水邊背面產(chǎn)生空化、尾水管錐管處產(chǎn)生渦帶等現(xiàn)象，通過清晰地觀測、采集并記錄上述現(xiàn)象產(chǎn)生過程，輔以當前工況的相關(guān)參數(shù)進行分析空化等現(xiàn)象產(chǎn)生的部位，可以指導水輪機模型轉(zhuǎn)輪葉片葉型的優(yōu)化設(shè)計；由于空化等現(xiàn)象并非靜止不動，而是隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動不斷旋轉(zhuǎn)，為了清晰地采集到空化等現(xiàn)象發(fā)生的過程的圖像信息，圖像采集的頻率必須與轉(zhuǎn)頻相同或相近，從而可以獲得所要觀測位置的相對靜止或緩慢變化的圖像，即本發(fā)明中所提及的“同步”;令Ql為轉(zhuǎn)頻信號，即為本發(fā)明提及的方法所要同步的信號，Q2為計算機輸出的占空比為50%的方波形式的同步觸發(fā)信號，同步觸發(fā)信號由高、低電平兩部分組成，T1，T2為時間量，因此，Q2信號的周期為T=2X(T1+T2)，理論上，在Ql與Q2完全相同時，成像設(shè)備所采集到的圖像是完全靜止的，觀測時為了得到緩慢變化的圖像或模型水輪機轉(zhuǎn)輪不同葉片位置，可通過調(diào)節(jié)Q2信號的起始相位，即Tl和Τ2的值來實現(xiàn)，初始時令Τ1=0，Τ2等于某個非零的值，此時Q2的頻率f2=l/ (2XT2)，通過改變T2的值來改變Q2的頻率f2，當Q2頻率調(diào)節(jié)至同Ql相同時，通過改變Tl的值來改變Q2與Ql信號的相差，為了不改變已經(jīng)調(diào)節(jié)好的Q2的頻率，在調(diào)節(jié)Tl的同時T2的值也應(yīng)發(fā)生相應(yīng)的改變，即Tl和T2變化的同時要保證T=2X (Τ1+Τ2)；5)計算機通過觸發(fā)信號控制成像設(shè)備以及頻閃補光設(shè)備進行圖像采集，具體方法如下:計算機產(chǎn)生上述頻率與相位的觸發(fā)信號，通過觸發(fā)信號控制成像設(shè)備進行圖像采集，成像設(shè)備包括具有GigE Vision接口協(xié)議、USB接口或IEEE1394接口協(xié)議的具有數(shù)據(jù)輸出和同步觸發(fā)輸出功能的數(shù)字式相機或數(shù)字攝像機，頻閃補光設(shè)備包括連續(xù)曝光頻率可調(diào)的具有外部觸發(fā)功能的閃光燈或閃頻儀；成像設(shè)備接收到來自計算機的同步控制信號，并按照觸發(fā)信號的頻率進行圖像拍攝，同時將觸發(fā)信號發(fā)送給頻閃補光設(shè)備并控制頻閃補光設(shè)備同成像設(shè)備進行同步曝光；6)成像設(shè)備通過數(shù)據(jù)輸出接口采用數(shù)字傳輸?shù)姆绞綄⒉杉降臄?shù)據(jù)以圖片的形式按照拍攝時間先后順序?qū)崟r傳送給計算機，計算機以成像設(shè)備拍攝到的每一幅圖片為一幀，按照時間先后順序合成為通用格式的視頻流媒體文件實時顯示在計算機圖像輸出設(shè)備上，在需要的情況下可將合成的視頻流媒體文件記錄在計算機的磁盤存儲器中；在轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過改變模型水輪機的流量、尾水壓力等參數(shù)來模擬水輪機轉(zhuǎn)輪葉片出水邊、尾水管錐管處的流態(tài)，利用成像設(shè)備采集到的圖片信息以及計算機將圖片按幀合成的視頻流媒體文件可以獲得模型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片出水邊背面空化、尾水管錐管渦帶等現(xiàn)象形成的過程，出現(xiàn)的位置及形態(tài)，從而達到指導模型水輪機轉(zhuǎn)輪設(shè)計葉片葉型的設(shè)計，優(yōu)化模型水輪機模型轉(zhuǎn)輪的目的。本發(fā)明無論模型水輪機需要觀測的重要區(qū)域中流態(tài)是否出現(xiàn)空化、渦帶或脫流等現(xiàn)象，只要獲知當前工況下模型水輪機的轉(zhuǎn)頻信息，均可通過計算機程序發(fā)出的同步觸發(fā)信號控制成像設(shè)備及頻閃設(shè)備與轉(zhuǎn)頻進行同步圖像采集，同時通過數(shù)字傳輸?shù)姆绞綄⒉杉降男畔魉突赜嬎銠C進行視頻合成，得到與模型水輪機實時的、嚴格同步的、高清晰度的動、靜流態(tài)圖像信息。圖1為同步觸發(fā)信號的時序波形示意圖，為實現(xiàn)頻率和相位可調(diào)節(jié)的同步觸發(fā)信號Q2，要根據(jù)轉(zhuǎn)頻信號Ql確定觸發(fā)信號Q2的周期T和相位差Θ，其中Τ=2Χ (Τ1+Τ2)，當周期T和初始相位Θ確定后，觸發(fā)信號Q2也就確定了:初始時令Τ1=0，Τ2等于某個非零的值，此時Q2的頻率f2=l/(2XT2)，通過改變T2的值來改變Q2的頻率f2，當Q2頻率調(diào)節(jié)至同Ql相同時，通過改變Tl的值來改變Q2與Ql信號的相差，為了不改變已經(jīng)調(diào)節(jié)好的Q2的頻率，在調(diào)節(jié)Tl的同時T2的值也應(yīng)發(fā)生相應(yīng)的改變，即Tl和T2變化的同時要保證T=2X(T1+T2);當Tl=O時，Ql和Q2是周期和相位完全一樣的信號；當Τ2=0時，Θ =180。，即Ql和Q2互為反相，從上述分析可知，Ql和Q2的最大相位差為180°，為實現(xiàn)觸發(fā)控制信號Q2在周期內(nèi)全相位可調(diào)，即相位的調(diào)節(jié)范圍為Θ e
，而對Q2信號取一次反相就相當于Q2與Ql的相位差在原來的基礎(chǔ)上加180°，因此，這一問題可以通過對Q2信號取一次反相的方法來解決，當相位差θ=180°時，可以令Τ1=0，再對Q2取一次反相。圖2為典型的實現(xiàn)本發(fā)明的計算機控制的模型水輪機流態(tài)觀測的同步數(shù)字式成像系統(tǒng)原理框圖，它通過計算機(I)及轉(zhuǎn)速測量設(shè)備(7)獲取模型水輪機轉(zhuǎn)頻信息，通過計算機程序生成頻率和相位可調(diào)的同步觸發(fā)控制信號(5)，控制安裝在模型水輪機待觀測的重要區(qū)域(4)的數(shù)字式成像設(shè)備(2)以及閃頻儀(3)進行同步成像，并將拍攝的幀圖像信息以數(shù)字傳輸方式通過以太網(wǎng)、通用串行總線(USB)或ΙΕΕΕ1394等數(shù)字傳輸接口(6)實時傳送回計算機進行視頻流媒體文件的合成、顯示、記錄與分析。本發(fā)明利用數(shù)字成像設(shè)備拍攝幀率可程控的特點，在首次提出了采用計算機發(fā)出與轉(zhuǎn)頻同步的觸發(fā)信號控制成像設(shè)備與頻閃補光設(shè)備與模型水輪機轉(zhuǎn)頻同步曝光成像來觀測模型水輪機內(nèi)部關(guān)鍵區(qū)域的流態(tài)的同步數(shù)字成像方法。本發(fā)明在水輪機模型試驗及水輪機設(shè)計研究領(lǐng)域首次采用同步技術(shù)，通過計算機采集到模型水輪機運行時的轉(zhuǎn)動頻率信息，并根據(jù)轉(zhuǎn)動頻率的大小利用計算機程序發(fā)出頻率與相位可調(diào)的同步觸發(fā)信號，觸發(fā)成像設(shè)備和頻閃設(shè)備同時曝光成像，成像頻率與相位根據(jù)想要模型水輪機內(nèi)部關(guān)鍵區(qū)域的流態(tài)調(diào)整來實現(xiàn)成像速度與轉(zhuǎn)頻嚴格同步的成像方法。該方法的提出對于水輪機的水力設(shè)計，水輪機性能優(yōu)化具有非凡的指導意義。


圖1為計算機發(fā)出的同步觸發(fā)信號時序波形示意2為典型的實現(xiàn)本發(fā)明的同步數(shù)字成像系統(tǒng)原理框圖
具體實施方式
:一種采用計算機程序確定模型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片初生空化的聲學方法，按圖2所表示的原理:
I)啟動計算機系統(tǒng)；2)調(diào)節(jié)模型水輪機使其達到某一固定轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定工作狀態(tài)；3)利用計算機數(shù)據(jù)采集設(shè)備及轉(zhuǎn)速測量設(shè)備7采集模型水輪機轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速信號，并計算當前模型水輪機轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)頻，具體方法如下:假設(shè)當前模型水輪機的測速齒盤為N個齒，齒盤的每個齒轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)速傳感器是時，傳感器產(chǎn)生一個脈沖信號，數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的計數(shù)器對脈沖進行頻率測量，通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的內(nèi)部時鐘頻率計算出齒盤的轉(zhuǎn)動頻率fn，并換算出當模型水輪機轉(zhuǎn)速n，則模型水輪機的轉(zhuǎn)頻f為: 其中轉(zhuǎn)速η的單位為rpm,即轉(zhuǎn)/分鐘f、fn的單位為Hz由于旋轉(zhuǎn)機械的同步時指同轉(zhuǎn)速同步，即數(shù)字成像設(shè)備的采集頻率同旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)動頻率相同，因此，在進行同步成像前必須獲得轉(zhuǎn)速信息；4)根據(jù)計算出的模型轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)頻，利用計算機生成同步觸發(fā)控制信號5，具體方法如下:當調(diào)節(jié)模型水輪機至某一特`定轉(zhuǎn)速下運行時，利用模型水輪機的流量、尾水壓力等參數(shù)的改變，可使模型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片出水邊背面產(chǎn)生空化、尾水管錐管處產(chǎn)生渦帶等現(xiàn)象，通過清晰地觀測、采集并記錄上述現(xiàn)象產(chǎn)生過程，輔以當前工況的相關(guān)參數(shù)進行分析空化等現(xiàn)象產(chǎn)生的部位，可以指導水輪機模型轉(zhuǎn)輪葉片葉型的優(yōu)化設(shè)計；由于空化等現(xiàn)象并非靜止不動，而是隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動不斷旋轉(zhuǎn)，為了清晰地采集到空化等現(xiàn)象發(fā)生的過程的圖像信息，圖像采集的頻率必須與轉(zhuǎn)頻相同或相近，從而可以獲得所要觀測位置的相對靜止或緩慢變化的圖像，即本發(fā)明中所提及的“同步”;令Ql為轉(zhuǎn)頻信號，即為本發(fā)明提及的方法所要同步的信號，Q2為計算機輸出的占空比為50%的方波形式的同步觸發(fā)信號，同步觸發(fā)信號由高、低電平兩部分組成，T1，T2為時間量，因此，Q2信號的周期為T=2X(T1+T2)，理論上，在Ql與Q2完全相同時，成像設(shè)備所采集到的圖像是完全靜止的，觀測時為了得到緩慢變化的圖像或模型水輪機轉(zhuǎn)輪不同葉片位置，可通過調(diào)節(jié)Q2信號的起始相位，即Tl和Τ2的值來實現(xiàn)，初始時令Τ1=0，Τ2等于某個非零的值，此時Q2的頻率f2=l/ (2XT2)，通過改變T2的值來改變Q2的頻率f2，當Q2頻率調(diào)節(jié)至同Ql相同時，通過改變Tl的值來改變Q2與Ql信號的相差，為了不改變已經(jīng)調(diào)節(jié)好的Q2的頻率，在調(diào)節(jié)Tl的同時T2的值也應(yīng)發(fā)生相應(yīng)的改變，即Tl和T2變化的同時要保證T=2X (Τ1+Τ2)；5)按照圖2所示，計算機I通過同步觸發(fā)控制信號5控制數(shù)字式成像設(shè)備2及頻閃補光設(shè)備2進行圖像采集，具體方法如下:計算機產(chǎn)生上述頻率與相位的觸發(fā)信號，通過觸發(fā)信號控制成像設(shè)備進行圖像采集，成像設(shè)備包括具有GigE Vision接口協(xié)議、USB接口或IEEE1394接口協(xié)議的具有數(shù)據(jù)輸出和同步觸發(fā)輸出功能的數(shù)字式相機或數(shù)字式攝像機，頻閃補光設(shè)備包括連續(xù)曝光頻率可調(diào)的具有外部觸發(fā)功能的閃光燈或閃頻儀；成像設(shè)備接收到來自計算機的觸發(fā)控制信號，并按照觸發(fā)信號的頻率進行圖像拍攝，同時將觸發(fā)信號發(fā)送給頻閃補光設(shè)備并控制頻閃補光設(shè)備同成像設(shè)備進行同步曝光；
6)數(shù)字式成像設(shè)備2通過數(shù)據(jù)輸出接口 6將采集到的數(shù)據(jù)以圖片的形式按照拍攝時間先后順序?qū)崟r傳傳送給計算機，計算機以成像設(shè)備拍攝到的每一幅圖片為一幀，按照時間先后順序合成為通用格式的視頻流媒體文件實時顯示在圖像輸出設(shè)備上，在必要的情況下可將合成的視頻流媒體文件記錄在計算機的磁盤存儲器中，在轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過改變模型水輪機的流量、尾水壓力等參數(shù)來模型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片出水邊、尾水管錐管處的流態(tài)，利用成像設(shè)備采集到的圖片信息以及計算機將圖片按幀合成的視頻流媒體文件可以獲得模型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片出水邊背面空化、尾水管錐管渦帶等現(xiàn)象形成的過程，出現(xiàn)的位置及形態(tài)，從而達到指導模型水輪機轉(zhuǎn)輪設(shè)計葉片葉型的設(shè)計，優(yōu)化模型水輪機模型轉(zhuǎn)輪的目的。
權(quán)利要求
1.一種計算機控制的模型水輪機流態(tài)觀測的同步數(shù)字式成像方法，其特征是: 1)啟動計算機系統(tǒng)； 2)調(diào)節(jié)模型水輪機使其達到欲觀測的固定轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定工作狀態(tài)； 3)利用計算機數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集模型水輪機的轉(zhuǎn)速信號，并計算當前模型水輪機的轉(zhuǎn)頻，具體方法如下: 假設(shè)當前模型水輪機的測速齒盤為N個齒，齒盤的每個齒轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)速傳感器時，傳感器產(chǎn)生一個脈沖信號，數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的計數(shù)器對脈沖進行頻率測量，通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的內(nèi)部時鐘頻率計算出齒盤的轉(zhuǎn)動頻率fn，并換算出當模型水輪機的轉(zhuǎn)速n，則模型水輪機的轉(zhuǎn)頻f為:f — fn— n 其中轉(zhuǎn)速η的單位為rpm,即轉(zhuǎn)/分鐘 f> fn的單位為Hz 旋轉(zhuǎn)機械的同步對象是指同轉(zhuǎn)速同步，即數(shù)字成像設(shè)備的圖像采集頻率同旋轉(zhuǎn)機械的轉(zhuǎn)動頻率相同，因此，在進行同步成像前必須獲得轉(zhuǎn)速信息； 4)根據(jù)計算出的模型水輪機的轉(zhuǎn)頻，利用計算機程序生成觸發(fā)信號，具體方法如下: 當調(diào)節(jié)模型水輪機至某一特定轉(zhuǎn)速下運行時，利用模型水輪機的流量、尾水壓力等參數(shù)的改變，可使模型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片出水邊背面產(chǎn)生空化、尾水管錐管處產(chǎn)生渦帶等現(xiàn)象，通過清晰地觀測、采集并記錄上述現(xiàn)象產(chǎn)生過程，輔以當前工況的相關(guān)參數(shù)進行分析空化等現(xiàn)象產(chǎn)生的部位， 可以指導水輪機模型轉(zhuǎn)輪葉片葉型的優(yōu)化設(shè)計；由于空化等現(xiàn)象并非靜止不動，而是隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動不斷旋轉(zhuǎn)，為了清晰地采集到空化等現(xiàn)象發(fā)生過程的圖像信息，圖像采集的頻率必須與轉(zhuǎn)頻相同或相近，從而可以獲得所要觀測位置的相對靜止或緩慢變化的圖像，即本發(fā)明中所提及的“同步”;令Ql為轉(zhuǎn)頻信號，即為本發(fā)明提及的方法所要同步的信號，Q2為計算機輸出的占空比為50%的方波形式的同步觸發(fā)信號，同步觸發(fā)信號由高、低電平兩部分組成，Tl，T2為時間量，因此，Q2信號的周期為T=2X (Τ1+Τ2)，理論上，在Ql與Q2完全相同時，成像設(shè)備所采集到的圖像是完全靜止的，觀測時為了得到緩慢變化的圖像或模型水輪機轉(zhuǎn)輪不同葉片位置，可通過調(diào)節(jié)Q2信號的起始相位，即Tl和Τ2的值來實現(xiàn)，初始時令Τ1=0，Τ2等于某個非零的值，此時Q2的頻率f2=l/ (2XT2)，通過改變T2的值來改變Q2的頻率f2，當Q2頻率調(diào)節(jié)至同Ql相同時，通過改變Tl的值來改變Q2與Ql信號的相差，為了不改變已經(jīng)調(diào)節(jié)好的Q2的頻率，在調(diào)節(jié)Tl的同時T2的值也應(yīng)發(fā)生相應(yīng)的改變，即Tl和T2變化的同時要保證T=2X (Τ1+Τ2)； 5)計算機通過觸發(fā)信號控制成像設(shè)備以及頻閃補光設(shè)備進行圖像采集，具體方法如下: 計算機產(chǎn)生上述頻率與相位的觸發(fā)信號，通過觸發(fā)信號控制成像設(shè)備進行圖像采集，成像設(shè)備包括具有GigE Vision接口協(xié)議、USB接口或IEEE1394接口協(xié)議的具有數(shù)據(jù)輸出和同步觸發(fā)輸出功能的數(shù)字式相機或數(shù)字攝像機，頻閃補光設(shè)備包括連續(xù)曝光頻率可調(diào)的具有外部觸發(fā)功能的閃光燈或閃頻儀；成像設(shè)備接收到來自計算機的同步控制信號，并按照觸發(fā)信號的頻率進行圖像拍攝，同時將觸發(fā)信號發(fā)送給頻閃補光設(shè)備并控制頻閃補光設(shè)備同成像設(shè)備進行同步曝光；6)成像設(shè)備通過數(shù)據(jù)輸出接口采用數(shù)字傳輸?shù)姆绞綄⒉杉降臄?shù)據(jù)以圖片的形式按照拍攝時間先后順序?qū)崟r傳送給計算機，計算機以成像設(shè)備拍攝到的每一幅圖片為一幀，按照時間先后順序合成為通用格式的視頻流媒體文件實時顯示在計算機圖像輸出設(shè)備上，在需要的情況下可將合成的視頻流媒體文件記錄在計算機的磁盤存儲器中；在轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過改變模型水輪機的流量、尾水壓力等參數(shù)來模擬水輪機轉(zhuǎn)輪葉片出水邊、尾水管錐管處的流態(tài)，利用成像設(shè)備采集到的圖片信息以及計算機將圖片按幀合成的視頻流媒體文件可以獲得模型水輪機轉(zhuǎn)輪葉片出水邊背面空化、尾水管錐管渦帶現(xiàn)象形成的過程，出現(xiàn)的位置及形態(tài)，從而達到指導模型水輪機轉(zhuǎn)輪設(shè)計葉片葉型的設(shè)計，優(yōu)化模型水輪機模型轉(zhuǎn)輪的目 的。
全文摘要
本發(fā)明涉及水力機械模型試驗領(lǐng)域。本發(fā)明利用數(shù)字成像設(shè)備拍攝幀率可程序控制的特性，根據(jù)水力機械轉(zhuǎn)頻信息利用計算機程序發(fā)出頻率和相位可調(diào)的同步觸發(fā)信號控制成像設(shè)備及頻閃設(shè)備同步曝光成像，利用數(shù)字傳輸技術(shù)將獲取的流態(tài)圖像信息回傳給計算機進行視頻合成、實時顯示和記錄。本發(fā)明實現(xiàn)了模型水輪機流態(tài)觀測成像方法、數(shù)據(jù)傳輸與記錄方式上做到了由模擬到數(shù)字式的升級，在成像質(zhì)量大幅提高的前提下從本質(zhì)上徹底解決了以往成像方法上無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)頻、成像設(shè)備與頻閃設(shè)備三方不同步的致命缺陷，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)頻、成像與曝光嚴格意義上的同步，令模型水力機械流態(tài)觀測方法上有了質(zhì)的飛躍。
文檔編號H04N5/235GK103149031SQ201310111380
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者劉智良, 陳金霞, 趙越, 崔天祥, 郭全寶, 黃茂盛 申請人:哈爾濱電機廠有限責任公司