粒徑是影響顆粒物在水動(dòng)力作用下起動(dòng)、輸移及沉降的一個(gè)重要參數(shù)。對(duì)于海岸工程的研究而言,測(cè)定泥沙、礫石、卵石等顆粒物的中值粒徑具有重要的研究意義。近年來,越來越多的學(xué)者開始基于圖像分析測(cè)算泥沙等顆粒物的粒徑大小及其級(jí)配分布。本文采用了連續(xù)小波變換方法,對(duì)顆粒物圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析,以期實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒物中值粒徑快捷、低成本的測(cè)量,同時(shí)保證良好的精度和計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定性。連續(xù)小波變換方法按空間維度分為一維和二維,前人已經(jīng)將一維連續(xù)小波變換方法(1D-CWT,one-dimension continuous wavelet transform)應(yīng)用于顆粒物數(shù)字粒徑分析。本文首先對(duì)一維連續(xù)小波變換方法在分析顆粒物數(shù)字粒徑的研究上進(jìn)行了更加深入的探討,對(duì)圖像中計(jì)算直線的數(shù)目及長(zhǎng)度的選取等一維小波變換分析中的基本問題展開了進(jìn)一步的研究。研究表明,在一維小波方法計(jì)算過程中,計(jì)算所用直線的數(shù)目應(yīng)不少于15條,其長(zhǎng)度應(yīng)不低于顆粒粒徑的15倍。在此基礎(chǔ)上,本文提出了基于二維連續(xù)小波變換(2D-CWT,two-dimension continuous wavelet transform)新的顆粒物粒徑統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法,用于估算篩分良好的顆粒物的中值粒徑。由于二維連續(xù)小波變換時(shí)角度因子的選取對(duì)計(jì)算結(jié)果有一定的影響,本文從0-180°內(nèi)等差選取了若干個(gè)角度因子進(jìn)行單獨(dú)計(jì)算,再將結(jié)果進(jìn)行疊加,得到了穩(wěn)定的計(jì)算結(jié)果。研究表明,當(dāng)用以計(jì)算的角度因子數(shù)量高于6個(gè)時(shí),計(jì)算結(jié)果趨于穩(wěn)定。本文先以玻璃珠、卵石塊和礫石塊三類不同性質(zhì)的顆粒物構(gòu)建校驗(yàn)樣本,對(duì)一維和二維兩種連續(xù)小波變換方法進(jìn)行了測(cè)試,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果表明基于2D-CWT的數(shù)字粒徑分析方法能夠快速、便捷地估算出篩分良好的顆粒物的中值粒徑,且計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定。相較基于1D-CWT的數(shù)字粒徑分析方法,2D-CWT方法雖然計(jì)算效率較低,但是在顆粒物數(shù)字粒徑分析方面,尤其是粒徑較為復(fù)雜的顆粒物,有著更高的計(jì)算成功率和更廣的適用性。最后,本文以球形BB彈珠構(gòu)建顆粒物樣本,在暗室環(huán)境中以單一光源構(gòu)建不同角度的光照環(huán)境,探討了環(huán)境光照對(duì)一維和二維兩種連續(xù)小波變換方法計(jì)算結(jié)果的影響。研究表明,隨著照射光線方向與顆粒物表面的夾角由90°開始逐漸減小時(shí),1D-CWT和2D-CWT數(shù)字粒徑分析方法的計(jì)算結(jié)果都逐漸變大,且穩(wěn)定性變差。對(duì)于2D-CWT方法而言,結(jié)合實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果與經(jīng)驗(yàn),本文認(rèn)為用單一光源以適當(dāng)?shù)慕嵌刃毕蛘丈漕w粒物表面,可得到與實(shí)際粒徑更為接近的計(jì)算結(jié)果。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P753;TV148
【部分圖文】：

物？位Ｗ邐規(guī)Ｗ逡逑圖１．１泥沙的長(zhǎng)徑、中徑和短徑（錢寧和萬兆惠，１９８３）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．邋１邋Ｌｏｎｇ邋ｄｉａｍｅｔｅｒ，邋ｍｅｄｉｕｍ邋ｄｉａｍｅｔｅｒ邋ａｎｄ邋ｓｈｏｒｔ邋ｄｉａｍｅｔｅｒ邋ｏｆ邋ｓｅｄｉｍｅｎｔ逡逑（Ｑｉａｎ邋ａｎｄ邋Ｗａｎ，邋１９８３）逡逑１．２．３邋篩分法逡逑篩分法是量測(cè)法的一種，用于測(cè)量砂礫、礫石等泥沙顆粒。篩分法所用設(shè)備逡逑主要為分析篩和振篩機(jī)（如圖１．２所示）。分析篩按孔徑大小分為圓孔粗篩和方逡逑孔編織篩，前者篩分粒徑范圍為２．邋０－６４．邋０ｍｍ，即礫石、卵石等；后者篩分粒徑范逡逑曑逡逑＊邐＾分析篩逡逑＿翟逡逑定時(shí)控制器｜邋ｉ逡逑Ｌ邐篩機(jī)逡逑ｍｒ邋Ｓ！－邋■逡逑圖１．２邋ＺＢＳＸ－９２Ａ型振篩機(jī)與分析篩逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．邋２邋ＺＢＳＸ－９２Ａ邋ｓｉｅｖｅ邋ｓｈａｋｅｒ邋ａｎｄ邋ｔｒａｙ逡逑３逡逑

物？位Ｗ邐規(guī)Ｗ逡逑圖１．１泥沙的長(zhǎng)徑、中徑和短徑（錢寧和萬兆惠，１９８３）逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．邋１邋Ｌｏｎｇ邋ｄｉａｍｅｔｅｒ，邋ｍｅｄｉｕｍ邋ｄｉａｍｅｔｅｒ邋ａｎｄ邋ｓｈｏｒｔ邋ｄｉａｍｅｔｅｒ邋ｏｆ邋ｓｅｄｉｍｅｎｔ逡逑（Ｑｉａｎ邋ａｎｄ邋Ｗａｎ，邋１９８３）逡逑１．２．３邋篩分法逡逑篩分法是量測(cè)法的一種，用于測(cè)量砂礫、礫石等泥沙顆粒。篩分法所用設(shè)備逡逑主要為分析篩和振篩機(jī)（如圖１．２所示）。分析篩按孔徑大小分為圓孔粗篩和方逡逑孔編織篩，前者篩分粒徑范圍為２．邋０－６４．邋０ｍｍ，即礫石、卵石等；后者篩分粒徑范逡逑曑逡逑＊邐＾分析篩逡逑＿翟逡逑定時(shí)控制器｜邋ｉ逡逑Ｌ邐篩機(jī)逡逑ｍｒ邋Ｓ�。濉鲥义蠄D１．２邋ＺＢＳＸ－９２Ａ型振篩機(jī)與分析篩逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．邋２邋ＺＢＳＸ－９２Ａ邋ｓｉｅｖｅ邋ｓｈａｋｅｒ邋ａｎｄ邋ｔｒａｙ逡逑３逡逑

采用牛頓紊流區(qū)沉速公式計(jì)算。沉降法按儀器設(shè)備和沉降方式可分為粒徑計(jì)法、逡逑吸管法、消光法和離心沉降法，其中粒徑計(jì)法適用于０．０６２－２．邋０ｍｍ粒徑太小的砂逡逑粒，其余三種方法適用于０．００２－０．邋０６２ｒａｍ粒徑大小的粉砂。圖１．３所示為我國(guó)目逡逑前常用的ＴＺＣ－４型粒度分析儀，其沉降方式為離心沉降法，粒度測(cè)定范圍為逡逑０．０（Ｕ－0．２６ｍｍ。ＴＺＣ－４型粒度分析儀除了用于測(cè)定泥沙顆粒粒徑，還廣泛適用于逡逑測(cè)定粉末冶金、熒光粉、水泥、涂料、藥品、工業(yè)粉塵等顆粒粒度。逡逑１．２．５邋激光法逡逑激光法是一種用于測(cè)量黏粒、粉砂、砂粒等細(xì)小泥沙顆粒粒徑的方法，其粒逡逑徑測(cè)量范圍為２ｘｌ0５－２．邋０ｍｍ邋（河流泥沙顆粒分析規(guī)程，２０１０）。激光法的工作原逡逑理是基于光與顆粒之間的作用：當(dāng)光束穿過某一粒徑的顆粒物時(shí)，會(huì)發(fā)生衍射，逡逑而衍射的角度接近于和顆粒直徑相等的孔隙所產(chǎn)生的衍射角（程鵬等，２００１），逡逑并且由顆粒產(chǎn)生的衍射角度隨著顆粒粒徑的減小而增大（ＭｃＣａｖｅ，１９８６）。激光逡逑法所用儀器為激光粒度分析儀

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 李文凱;吳玉新;黃志民;樊融;呂俊復(fù);;激光粒度分析和篩分法測(cè)粒徑分布的比較[J];中國(guó)粉體技術(shù);2007年05期

2 李孟國(guó);;海岸河口泥沙數(shù)學(xué)模型研究進(jìn)展[J];海洋工程;2006年01期

3 程鵬,高抒,李徐生;激光粒度儀測(cè)試結(jié)果及其與沉降法、篩析法的比較[J];沉積學(xué)報(bào);2001年03期

4 竇國(guó)仁;再論泥沙起動(dòng)流速[J];泥沙研究;1999年06期

5 竇國(guó)仁;;論泥沙起動(dòng)流速[J];水利學(xué)報(bào);1960年04期

6 沙玉清;;泥沙運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律[J];泥沙研究;1956年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 成志軒;基于自相關(guān)算法的數(shù)字粒徑分析[D];浙江大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2818178