[发明专利]一种水滴直径的测量方法

摘要

本发明公开一种水滴直径的测量方法，根据水滴对光的折射和衰减，得到获得被测水滴在光强感应阵列上投影的最大长度L以及最大宽度W；获得被测水滴在光强感应阵列上投影中光强衰减最大的阵列元素；根据均匀水滴的厚度计算公式得到被测水滴厚度H。由于水滴在空气中受到大气阻力的作用，会使得水滴成椭球形，由此根据L、W、H得到椭球型被测水滴的体积，将椭球型被测水滴体积换算成球形体积，由此得到被测水滴的直径。本发明的优点在于：方法简单，水滴模型更接近于现实生活中的各式各样的水滴，测量更加精确。本方法可以应用于观测水滴大小对结冰的影响，以及观测雨水的大小对农作物生长的影响等领域，为这些领域的研究提供更精确的数据。

主权项

1.本发明一种水滴直径测量方法，其特征在于：通过以下步骤来完成：步骤1：设备调试；开启光源与光强感应器，使光源发出的光照照向凹面镜，通过调整凹面镜角度，使光照通过凹面镜平行射出，并照射到光强感应器中的光强感应阵列上；被测水滴由凹面镜与光强感应器间经过；步骤2：测得无水滴时光强感应阵列上各个阵列元素的光照强度；每间隔30秒，通过光强感应器测得光强感应阵列上各个阵列元素a_ij的光照强度I_ij，通过分析处理装置接收三次光照强度I_ij，取平均值为无水滴情况下各个阵列元素的光照强度；其中，i为光强感应阵列横坐标，j为光强感应阵列纵坐标；步骤3：获得被测水滴在光强感应阵列上投影的最大长度L；令被测水滴在光强感应阵列上投影为区域A，则区域A上的阵列元素a_pq上的光强发生衰减，通过光强感应器测得区域A上的阵列元素a_pq上衰减后的光强为根据区域A内所有阵列元素的坐标位置，选择间距最大的两个阵列元素和且得到和之间的距离L；步骤4：获得被测水滴在光强感应阵列上投影的最大宽度W；在区域A内选择两个阵列元素和使和连线与和连线相互垂直，且和之间的距离W为和垂直方向上的最大距离；步骤5：获得区域A中光强衰减最大的阵列元素根据步骤3中获得的无水滴情况下光强感应阵列上每个阵列元素的光照强度的精准值，得到区域A中无水滴时阵列元素a_pq的对应的光照强度精准值则在区域A中，光强衰减最大的阵列元素为中的最大值所对应的阵列元素，且阵列元素在无水滴时光照强度为穿过水滴衰减后阵列元素的光照强度步骤6：测得被测水滴直径；根据dII=-c1dh---(1)]]>可得I=I0e-c1h---(2)]]>则h=-1/c1lnIIO---(3)]]>上式中，h为均匀水滴的厚度，I为初始入射光穿过厚度为h的均匀水滴衰减后的光强，I₀为初始入射光光强，c₁为衰减系数；由此可以得出被测水滴的厚度H，即：则：H=-1c1lnIapmqm′I‾apmqm]]>根据步骤4得到的W与步骤5得到的L，通过椭球形的体积公式，得到：令被测水滴的直径为D，则：令V_球＝V_椭球，可得D=LWH3.]]>