一種適用于波流環(huán)境下piv測量的導(dǎo)光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種導(dǎo)光裝置，具體涉及一種適用于波流環(huán)境下Piv測量的導(dǎo)光
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]在河口、海岸地區(qū)常常是波浪、潮流和徑流同時存在，波浪和水流的共同作用影響和控制著海岸和近海工程中的很多物理現(xiàn)象，如河口海岸地區(qū)泥沙輸移、岸灘演變和建筑物周圍的沖刷等。波流相互作用使得流場內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，變得異常復(fù)雜，為了科學(xué)開展波流相互作用研究，有必要掌握其內(nèi)部的水流結(jié)構(gòu)及運(yùn)動特性。
[0003]實(shí)驗(yàn)測量是研究波流相互作用的重要手段之一，用以揭示流場基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)動機(jī)理、確定經(jīng)驗(yàn)系數(shù)及驗(yàn)證分析計(jì)算結(jié)果。近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)與圖像處理技術(shù)的快速發(fā)展，使得流場測試技術(shù)得以迅速發(fā)展與提高，PIKParticle Image Velocimetry，粒子圖像測速)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。然而，PIV技術(shù)對于實(shí)驗(yàn)水槽裝置要求較高，當(dāng)激光從水面入射時，由于水面持續(xù)波動，容易產(chǎn)生入射光束發(fā)散現(xiàn)象，嚴(yán)重影響圖像的識別處理?，F(xiàn)有專利多采用將水槽做成四周透明的玻璃水箱形式，如申請?zhí)枮?01220176072.8的專利將水槽做成底部及四周透明的水箱，然后采取激光從側(cè)面入射的方法。雖然從透明的透明水槽的底部或側(cè)壁入射可在一定程度上解決上述問題，但對水槽的要求比較高，實(shí)驗(yàn)成本相對較大;對于實(shí)驗(yàn)室中的長水槽，側(cè)面入射又會導(dǎo)致無法安置相機(jī)進(jìn)行拍攝。因此，如果能設(shè)計(jì)一種新型實(shí)驗(yàn)裝置，使激光可以實(shí)現(xiàn)從水面上方入射而不受水面波動影響，那么成本將會大大降低，PIV技術(shù)將能夠更有效地應(yīng)用于波流實(shí)驗(yàn)測量技術(shù)領(lǐng)域。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置，確保激光從上部水面入射時不受水面波動影響，拍攝高質(zhì)量的圖像利于計(jì)算機(jī)分析處理，降低實(shí)驗(yàn)成本。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0006]—種適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置，包括:一對支撐桿和豎直穿設(shè)于支撐桿上的螺紋桿，所述螺紋桿下端由多個側(cè)板圍設(shè)成類長條狀隔水區(qū)域，所述隔水區(qū)域的底部安裝有透明底板。
[0007]優(yōu)選地，前述螺紋桿通過螺母固定連接于支撐桿上并且能夠上下調(diào)節(jié)。
[0008]具體地，測量過程中，利用G字夾將支撐桿固定于實(shí)驗(yàn)水槽上。
[0009]更優(yōu)選地，前述螺紋桿由不銹鋼材料制成，表面涂黑色啞光漆以防止反光。
[0010]再優(yōu)選地，前述透明底板由透明亞克力板制成。
[0011]進(jìn)一步地，前述隔水區(qū)域由兩塊短邊側(cè)板和兩塊長邊側(cè)板正交圍設(shè)構(gòu)成。
[0012]更進(jìn)一步地，前述短邊側(cè)板和長邊側(cè)板均由黑色亞克力板制成。
[0013]優(yōu)選地，前述螺紋桿下端設(shè)有方形連接塊，所述短邊側(cè)板安裝于方形連接塊上。
[0014]本實(shí)用新型的有益之處在于:利用本實(shí)用新型的導(dǎo)光裝置能夠使PIV激光器所產(chǎn)生的激光直接通過導(dǎo)光裝置底部的透明亞克力底板傳至水體中，不必行經(jīng)波面，避免光束受水面波動影響；而且螺紋桿下端由多個側(cè)板圍設(shè)成類長條狀隔水區(qū)域，即隔水區(qū)域?yàn)檎L型，對水流影響較小;此外，利用本實(shí)用新型的導(dǎo)光裝置后，無需對實(shí)驗(yàn)水槽進(jìn)行改造，能夠大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的一種適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置的一個優(yōu)選實(shí)施例的主視圖；
[0016]圖2是圖1所示實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0017]圖3是圖1所不實(shí)施例的俯視圖；
[0018]圖4是圖1所示實(shí)施例的安裝布置圖；
[0019]圖5是安裝導(dǎo)光裝置前后PIV測量原始圖像對比圖；
[0020]圖6是波流條件下安裝導(dǎo)光裝置前后ADV所測垂線流速對比圖；
[0021 ]圖7是波流條件下安裝導(dǎo)光裝置后PIV和ADV所測垂線流速對比圖。
[0022]圖中附圖標(biāo)記的含義:1、支撐桿，2、螺紋桿，3、螺母，4、透明底板，5、短邊側(cè)板，6、長邊側(cè)板，7、方形連接塊，8、實(shí)驗(yàn)水槽，9、PIV激光器，1、激光口，11、CXD相機(jī)，12、同步器，13、工作站。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作具體的介紹。
[0024]參見圖1至圖3，本實(shí)用新型的適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置包括:一對支撐桿I和豎直穿設(shè)于支撐桿I上的螺紋桿2，螺紋桿2通過螺母3固定連接于支撐桿I上并且能夠上下調(diào)節(jié)。螺紋桿2下端由多個側(cè)板圍設(shè)成類長條狀隔水區(qū)域，隔水區(qū)域的底部安裝有由透明亞克力板制成的透明底板4，這樣一來，隔水區(qū)域內(nèi)就不會受到波流影響，確保自導(dǎo)光裝置上方入射并穿過透明底板4的光線不受波面波動影響，如圖5所示，a圖為未安裝導(dǎo)光裝置，b圖為已安裝導(dǎo)光裝置，效果差異十分顯著。
[0025]具體地，本實(shí)施例中，螺紋桿2由不銹鋼材料制成，表面涂黑色啞光漆以防止反光。隔水區(qū)域由兩塊短邊側(cè)板5和兩塊長邊側(cè)板6正交圍設(shè)構(gòu)成，短邊側(cè)板5和長邊側(cè)板6均由黑色亞克力板制成，提高檢測結(jié)果的可靠性。此外，為了方便連接短邊側(cè)板5，在螺紋桿2下端設(shè)有方形連接塊7，短邊側(cè)板5安裝于方形連接塊7上，在本實(shí)施例中，長邊側(cè)板6長度為60cm，短邊側(cè)板5長度為3cm，兩者高度均為10cm。
[0026]為了更清楚地理解本實(shí)用新型，下面對本實(shí)用新型的導(dǎo)光裝置的使用過程進(jìn)行闡述:如圖4所示，測量過程中，利用G字夾將支撐桿I固定于實(shí)驗(yàn)水槽8上，旋轉(zhuǎn)螺母3可調(diào)節(jié)螺紋桿2上下移動，直至實(shí)驗(yàn)水槽8中的水位到達(dá)短邊側(cè)板5和長邊側(cè)板6外壁的合適位置，所謂“合適位置”應(yīng)具有如下要求:(I )、波高不要超過導(dǎo)光裝置短邊側(cè)板5和長邊側(cè)板6的最高處；(2)、透明底板4下方的水流沒有明顯波動。PIV激光器的激光口 10位于導(dǎo)光裝置上方，激光以片光形式穿過透明底板4傳至水體中，不必行經(jīng)波面，避免波面波動而導(dǎo)致激光光束的產(chǎn)生，此時，C⑶相機(jī)11即可采集高質(zhì)量圖像并經(jīng)同步器12反饋至工作站13。
[0027]圖6為波流條件下安裝導(dǎo)光裝置前后ADV(Acoustic Doppler Velocimeter，多普勒聲學(xué)測速儀，是一種精度較高的單點(diǎn)測速儀)所測的垂線流速對比圖，圖7為安裝導(dǎo)光裝置后PIV和ADV所測垂線流速對比圖，實(shí)驗(yàn)中波流的環(huán)境參數(shù)為:水深50cm，橫流流速4cm/s，波高3cm，波周期1.4 S。從圖6可以看出，導(dǎo)光裝置對于波流環(huán)境下的流場干擾很小，結(jié)合圖7來看，加入導(dǎo)光裝置后PIV可以很好地滿足測量要求。
[0028]綜上，利用本實(shí)用新型的導(dǎo)光裝置能夠使PIV激光器9所產(chǎn)生的激光直接通過導(dǎo)光裝置底部的透明亞克力底板傳至水體中，不必行經(jīng)波面，避免光束受水面波動影響;而且螺紋桿2下端由多個側(cè)板圍設(shè)成類長條狀隔水區(qū)域，即隔水區(qū)域?yàn)檎L型，對水流影響較??；此外，利用本實(shí)用新型的導(dǎo)光裝置后，無需對實(shí)驗(yàn)水槽8進(jìn)行改造，能夠大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本。
[0029]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本實(shí)用新型，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置，其特征在于，包括:一對支撐桿和豎直穿設(shè)于支撐桿上的螺紋桿，所述螺紋桿下端由多個側(cè)板圍設(shè)成類長條狀隔水區(qū)域，所述隔水區(qū)域的底部安裝有透明底板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置，其特征在于，所述螺紋桿通過螺母固定連接于支撐桿上并且能夠上下調(diào)節(jié)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置，其特征在于，測量過程中，利用G字夾將支撐桿固定于實(shí)驗(yàn)水槽上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置，其特征在于，所述螺紋桿由不銹鋼材料制成，表面涂黑色啞光漆以防止反光。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置，其特征在于，所述透明底板由透明亞克力板制成。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置，其特征在于，所述隔水區(qū)域由兩塊短邊側(cè)板和兩塊長邊側(cè)板正交圍設(shè)構(gòu)成。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置，其特征在于，所述短邊側(cè)板和長邊側(cè)板均由黑色亞克力板制成。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置，其特征在于，所述螺紋桿下端設(shè)有方形連接塊，所述短邊側(cè)板安裝于方形連接塊上。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種適用于波流環(huán)境下PIV測量的導(dǎo)光裝置，包括：一對支撐桿和豎直穿設(shè)于支撐桿上的螺紋桿，所述螺紋桿下端由多個側(cè)板圍設(shè)成類長條狀隔水區(qū)域，所述隔水區(qū)域的底部安裝有透明底板。有益之處在于：利用本實(shí)用新型的導(dǎo)光裝置能夠使PIV激光器所產(chǎn)生的激光直接通過導(dǎo)光裝置底部的透明亞克力底板傳至水體中，不必行經(jīng)波面，避免光束受水面波動影響；而且螺紋桿下端由多個側(cè)板圍設(shè)成類長條狀隔水區(qū)域，即隔水區(qū)域?yàn)檎L型，對水流影響較??；此外，利用本實(shí)用新型的導(dǎo)光裝置后，無需對實(shí)驗(yàn)水槽進(jìn)行改造，能夠大大節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本。
【IPC分類】G01P5/26, G02B6/00
【公開號】CN205229509
【申請?zhí)枴緾N201521068804
【發(fā)明人】田萬青, 陳永平, 王婭娜, 胥巖, 方家裕, 江東勃
【申請人】河海大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月21日