一种雨滴终点速度摄影测量方法

摘要

本发明公开了一种雨滴终点速度摄影测量方法，在距下落雨滴3m～5m范围内固定相机位置，调整长度为10cm的红色标准杆的树立位置，使相机镜头到红色标准杆的距离至所测雨滴的距离相等，且所摄相片中同时有雨滴和红色标准杆的像；在红色标准杆和雨滴后放置黑色背景板，使所摄相片中黑色背景板的像位于相片中央且覆盖相片面积的4/5以上，设定相机曝光时间，拍摄红色标准杆旁下落的雨滴；如果相片中的雨滴虚影贯穿整个相片，说明相机曝光时间不够短，需要重新设定曝光时间，直至相片中的雨滴虚影完整；与现有雨滴终点速度测量方法相比，本发明操作简单，测量成本低，测量精度高，推广性强，并可应用到各种物体运动速度测量等领域。

说明书

技术领域

本发明涉及雨滴测量方法，尤其涉及一种雨滴终点速度摄影测量方法。

背景技术

目前，科研实验需要测量物体的运动速度，从而研究与其相关的能量、形状等变量。因此，运动速度的测量在科研实验中有重要意义。具有代表性的实验是对坡面土壤侵蚀过程的研究。土壤侵蚀是危及人类生存与发展的主要环境问题之一，受到普遍重视。研究中揭示出降雨击溅是水蚀过程中的一种主要作用。该作用的大小同下落雨滴动能有关。而决定雨滴动能的因素是雨滴的终点速度。因此，雨滴终点速度的测量是研究降雨击溅作用的关键，对完成对土壤侵蚀过程的研究，解决土壤侵蚀问题有重要意义。

目前，国内外测量雨滴终点速度的代表性方法有连续闪频高速摄影技术，同步弹道摄影技术，高速摄影技术等。上述方法都要依靠先进的测量仪器，例如连续闪频高速摄影技术需要澳大利亚生产的闪频仪，拍摄在有浅水层淹没的沙土上的溅落速度，且操作步骤较为繁琐。可见，目前的雨滴终点速度测量方法对实验设备的要求很高，不具有经济实用，无法实现广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种测量方法简便快捷、测量精度高的雨滴终点速度摄影测量方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种雨滴终点速度摄影测量方法，包括如下步骤：

（1）、在距下落雨滴3m~5m范围内固定相机位置，调整长度为10cm的红色标准杆的树立位置，使相机镜头到红色标准杆的距离至所测雨滴的距离相等，且所摄相片中同时有雨滴和红色标准杆的像；

（2）、在红色标准杆和雨滴后放置黑色背景板，使所摄相片中黑色背景板的像位于相片中央且覆盖相片面积的4/5以上，并在黑色背景板上方的中间位置放置聚光灯，使红色标准杆及雨滴所在区域光线明亮；

（3）设定相机曝光时间，拍摄红色标准杆旁下落的雨滴；

（4）如果相片中的雨滴虚影贯穿整个相片，说明相机曝光时间不够短，需要重新设定曝光时间，直至相片中的雨滴虚影完整；

（5）若相片中的雨滴虚影完整，则计算相片中雨滴虚影与红色标准杆的长度比例K，雨滴终点速度v=0.1K/当前曝光时间t，终点速度单位为m/s；

若相片中的雨滴没有虚影或者虚影短于红色标准杆的1/2，将曝光时间调整为原曝光时间的2倍，直到测量出雨滴终点速度。

上述红色标准杆的长度为相片长度的1/5。

与现有雨滴终点速度测量方法相比，本发明操作简单，测量成本低，测量精度高，推广性强，并可应用到各种物体运动速度测量等领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例

本发明雨滴终点速度摄影测量方法，可通过下述步骤时间：

（1）、在距下落雨滴3m~5m范围内固定相机位置，调整红色标准杆的树立位置，使相机镜头到红色标准杆的距离至所测雨滴的距离相等，且所摄相片中同时有雨滴和红色标准杆的像；红色标准杆的长度为10cm；

（2）、在红色标准杆和雨滴后放置黑色背景板，使所摄相片中黑色背景板的像位于相片中央且覆盖相片面积的4/5以上，并在黑色背景板上方的中间位置放置聚光灯，使红色标准杆及雨滴所在区域光线明亮；

（3）、设定相机曝光时间，拍摄红色标准杆旁下落的雨滴；

（4）、如果相片中的雨滴虚影贯穿整个相片，说明相机曝光时间不够短，需要重新设定曝光时间，直至相片中的雨滴虚影完整；

（5）、若相片中的雨滴虚影完整，则计算相片中雨滴虚影与红色标准杆的长度比例K，雨滴终点速度v=0.1K/当前曝光时间t，终点速度单位为m/s；

若相片中的雨滴没有虚影或者虚影短于红色标准杆的1/2，将曝光时间调整为原曝光时间的2倍，直到测量出雨滴终点速度。

红色标准杆的长度为相片长度的1/5。