超音波による河川土石流の速度・流量計測システムの開発

河流泥石流超声波流速流量测量系统的研制

• 批准号: 62601525
• 负责人: 小倉 久直
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1987
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1987 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62601525/
• 关键词: 流砂量計測; 超音波映像法; 画像処理

流砂の粒径・深度・速度などの流砂量計測に超音波映像法と画像処理を用いるシステムを提案し, 市販の超音波装置を用いてそれが原理的に可能であることを示し, 更に超音波の基本的な諸特性を実測した. 本年度の研究による主な成果は, 以下の様にまとめられる.○小形超音波診断装置(3.5MHz)の利用による流砂の映像化実験卓上実験の流砂モデルとして容器中に寒天で固定した種々の粒径の礫・砂, 気泡などをレール上移動させ, 各種のビデオ画像を撮影した. 更に実験水路様に底部にセンサーを取付けた小形水路を製作し, 流砂の超音波映像をビデオ録画した. 更に超音波センサーの保護金属板の透過率について検討を行い, アルミ板が適することを示し, 実験水路に用いて実用の指針を得た.○流砂の超音波映像の画像処理法の検討上で撮影した流砂のビデオ画像の静止画を逐次計算機に入力し, 処理時間短縮のための画像圧縮, 浮遊微粒子・気泡・ノイズなどの背景雑音の除去, 砂礫表面の映像の判定, 粒径・高度の識別を行った. 動画像の処理も考慮に入れて, 投影法による砂礫の識別が処理時間も短く信頼性のあることを示した. 小粒・微粒砂の計測には別の統計的処理法が可能である.○計算機による流砂画像の発生と信号処理のシミュレーション確率場の理論に基づく高速アルゴリズムにより, ドリフト速度・サイズ・相関距離等の既知の流動画像を流砂画像モデルとして発生し, これにより画像処理法, 速度計測のための信号処理法などの開発・試験・改良を行った.○流砂計測のための水中超音波の伝搬・散乱に関する基本特性の測定濁水中の超音波特性を知るために微粒砂の粒径・濃度が既知の寒天モデルを用い, 1〜6MHzの超音波の伝搬減衰特性を測定した. 更に種々の粒径の礫に対し全散乱断面積を測定した.

The particle size, depth and velocity of quicksand are measured by quicksand gauge. The ultrasonic imaging method and image processing are proposed. The principle of commercial ultrasonic equipment is discussed. The basic characteristics of ultrasonic wave are measured. The main results of this year's research are as follows:○ Small ultrasonic diagnostic device (3.5MHz) for use in the imaging of sand flow on the surface of the container in cold weather, fixed particle size sand, bubbles, moving upward, various types of sand image imaging. In addition, the bottom of the water channel is located at the bottom of the water channel. In addition, the transmittance of the protective metal plate of the ultrasonic sensor is discussed, and the indicator of the use of the protective metal plate is obtained.○ Image processing method of ultrasonic image of sand flow: image detection, image extraction, static image of sand flow, successive computer input, image compression, shortening of processing time, removal of background noise of floating particles, bubbles, etc., determination of image of sand surface, identification of particle size and height. Animation image processing is considered to be a projection method for gravel recognition. Processing time is short. The measurement of fine particles and the statistical treatment of them are possible.○ The theory of flow image generation and signal processing in computers is based on high-speed mobile computers. Known flow images such as speed, support, and correlation distance are generated from flow images. Therefore, image processing methods and signal processing methods for velocity measurement are being developed, tested, and improved. Measurement of ultrasonic wave propagation and dispersion in water for flow sand measurement Measurement of ultrasonic wave propagation and dispersion characteristics in turbid water Measurement of ultrasonic wave propagation and attenuation characteristics of ultrasonic wave from 1 to 6MHz Measurement of ultrasonic wave propagation and attenuation characteristics in turbid water In addition, the particle size and total scattered area of the particles were measured.

项目成果

小倉久道 他: 自然災害科学.

Hisamichi Ogura 等：自然灾害科学。