一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置制造方法及图纸

一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置，包括水槽，水槽的前端、后端分别设有第一水箱、第二水箱，所述第二水箱连接管道，管道连接抽水泵。在水槽的内部，靠近两个第一水箱、第二水箱的部位分别布有整流栅，水槽的内部排列着多个长隔板、短隔板，长、短隔板将整个水槽分隔成数个池室。在水槽的正上方，设有工业相机，用来拍摄实验鱼通过水槽时的行为，获取视频进行分析。在水槽的中间池室部位，其两侧分别设有激光发射系统、CCD相机。

A device for measuring flow field and behavior of fish in vertical slit fish passage

A device for measuring the flow field and behavior of a fish body in a vertical slit fish passage, including a water tank, a first water tank, a second water tank, a second water tank connected to a pipe, and a pipe connected to a pump. In the inner of the trough, the parts of the two first water tank and the second water tank are separately arranged with a rectifier grid. The inner of the tank is arranged with a number of long separators and short separators, and the long and short baffles separate the whole sink into several pool rooms. Above the flume, an industrial camera is used to photograph the behavior of the experimental fish through the sink, and to obtain video for analysis. In the middle pool room of the flume, there are laser emitting systems and CCD cameras on both sides.

【技术实现步骤摘要】
一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置
本技术涉及渔业
，特别涉及了一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置。
技术介绍
大坝的修建破坏了河流原有的生态系统，对其中洄游性鱼类的生长和繁殖有着不利的影响。鱼道修建已经成为鱼类上溯必不可少的结构。某一特定鱼种的游泳能力是修建鱼道时所要考虑的主要因素之一。估计鱼的游泳能力往往需要理解鱼道中复杂的流场状况。因此，研究鱼类周身的流场对洄游性鱼类物种多样性的保护具有重大的意义，而周身流场的变化与鱼内的行为是密不可分的，例如摆尾、顶流前进、顶流倒退以及在复杂水力环境下做出的快速启动和逃逸行为。目前商业测量流场的仪器有ADV（AcousticDopplerVelocimetry，声学多普勒流速仪）、便携式流速仪等，这些测量工具仅可测量单点流速，且由于其必须接触流体内部，所获得的流场往往并不准确。粒子图像测速（ParticalImageVelocimetry，PIV）技术，由于其非侵入性和瞬时性的优点，弥补了上述带来的不足，从而精确获得水槽中二维平面的流场情况。结合、红外高清摄像设备可以实时捕捉鱼类行为，将两者结合便可以获得鱼类不同行为反应下对应的流场结构。随着高速摄像机和高能脉冲激光器性能的不断提高，改进的图像处理算法，新颖的PIV程序和强大的计算机结构，速度数据的获取、处理、储存变得更快，PIV技术作为一种非侵入性的方法测量流体的速度场，不需要对流场内产生干扰的情况下，已经广泛应用于流体动力学的研究中。而目前研究鱼类行为学与周身流场的相对较少，仅仅停留在研究仿生鱼体的固定行为模式下的流场结构。对于实际鱼道工程的鱼类行为，仿生机械鱼无法应用。而能应用于实际鱼道工程中的，更是少之又少。
技术实现思路
为了建立起鱼道内鱼类行为与鱼体微流场的响应机制，本技术提出一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置。本技术采取的技术方案为：一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置，包括水槽，水槽的前端、后端分别设有第一水箱、第二水箱，所述第二水箱连接管道，管道连接抽水泵。在水槽的内部，靠近两个第一水箱、第二水箱的部位分别布有整流栅，水槽的内部排列着多个长隔板、短隔板，长、短隔板将整个水槽分隔成数个池室。在水槽的正上方，设有工业相机，用来拍摄实验鱼通过水槽时的行为，获取视频进行分析。在水槽的中间池室部位，其两侧分别设有激光发射系统、CCD相机。所述水槽为四周透明的长条形玻璃钢结构水槽。所述工业相机通过相机机架固定。所述CCD相机通过操作架固定。所述操作架包括带半圆弧边的L型钢架、第一固定螺母、带凹槽的滑块、工型钢架、第二固定螺母、气泡水准仪；带半圆弧边的L型钢架用来起到支撑作用，带凹槽的滑块通过凹槽镶嵌于带半圆弧边的L型钢架弧边当中，实现滑块在钢架上的上、下滑动，当确定合适位置之后，就用第一固定螺母将其固定在钢架上。带凹槽的滑块上焊接有竖直放置的工型钢架，工型钢架上设有第二固定螺母，用来固定CCD相机，当固定后通过调节水平位置，观察气泡水准仪的气泡是否居中状态。所述激光发射系统包括高能激光器、D型柱透镜，高能激光器产生的点光源穿过D型柱透镜的平面一侧，经过曲面一侧的折射，产生面光源，面光源穿透水槽照亮在中间池室的平面。所述水槽的底部，前、后设置有：第一伸缩承重杆，第二伸缩承重杆，其作用是支撑水槽、调节水槽高度。本技术一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置，技术效果如下：1：通过两个伸缩承重杆可以自由调整高度，通过循环水系统与整流栅的作用，从而保证产生平顺、稳定的水流能不断循环，长、短挡板所模拟的竖缝式鱼道结构，操作简便，应用范围广，接近实际鱼道工程中产生的流场结构。2：采用摄像头与CCD相机获取鱼体流场与鱼类行为的视频，通过后处理系统可建立鱼体流场与鱼类行为的响应机制。附图说明图1为本技术装置的整体结构示意图。图2为本技术装置的侧视结构示意图。图3为本技术装置的操作架结构示意图。具体实施方式如图1、图2所示，一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置，包括水槽2，所述水槽2为四周透明的长条形玻璃钢结构水槽。水槽2的长×宽×高=3.5m×0.5m×0.5m。水槽2的前端、后端分别设有第一水箱1、第二水箱6，两个水箱的长×宽×高=2m×1m×1m。所述第二水箱6连接管道7，管道7连接抽水泵8，其作用是将整个水槽2内的水循环起来。在水槽2的内部，靠近两个第一水箱1、第二水箱6的部位分别布有整流栅3，其基本作用是将水槽2内循环的水变得平缓且当实验鱼在水槽内游泳时，阻隔其进入水箱当中。水槽2的内部按一定规律排列着多个长隔板4、短隔板5，长、短隔板将整个水槽2分隔成数个池室。在本实例中的长隔板4之间的间距为40cm，短隔板5之间的间距为40cm，长短隔板之间的间距为15cm，其中长隔板4的长度为0.35m，短隔板5的长度0.15m。在本例中为5个池室，这样的分布体现了竖缝式鱼道的分布特点。在水槽2的正上方，设有工业相机11，用来拍摄实验鱼通过水槽2时的行为，获取视频进行分析。在水槽2的中间池室部位，其两侧分别设有激光发射系统13、图像获取系统，所述图像获取系统包括操作架9、CCD相机10。水槽2在中间池室外为PIV系统。所述激光发射系统13包括高能激光器、D型柱透镜，高能激光器产生的点光源穿过D型柱透镜的平面一侧，经过曲面一侧的折射，产生面光源，面光源穿透水槽2照亮在中间池室的平面。D型柱透镜宽：6cm长：15cm，材料:H-K9L9，用来产生厚度为2mm的面光源，设计波长:587.6nm，焦距公差:±1%，外型公差:+0.0/-0.1mm厚度公差:±0.2mm面型:λ/2@632.8nm光洁度:60-40偏心:<3'有效孔径:>90%倒边:<0.2×45°镀膜:多层增透膜。其摆放位置位于高能激光器的正前方，使激光能穿过D型柱的平面一侧，从曲面散出，从而产生面光源。所述工业相机11用钢结构的相机机架12固定在水槽2中间部分的上方，用来捕捉通过水槽2的实验鱼的行为。所述CCD相机10通过操作架9固定。如图3所示，所述操作架9包括带半圆弧边的L型钢架a、第一固定螺母b、带凹槽的滑块c、工型钢架d、第二固定螺母e、气泡水准仪f；带半圆弧边的L型钢架a用来起到支撑作用，带凹槽的滑块c通过凹槽镶嵌于带半圆弧边的L型钢架a弧边当中，实现滑块在钢架上的上、下滑动，当确定合适位置之后，就用第一固定螺母b将其固定在钢架上；带凹槽的滑块c上焊接有竖直放置的工型钢架d，工型钢架d上设有第二固定螺母e，用来固定CCD相机10，当固定后通过调节水平位置，观察气泡水准仪f的气泡是否居中状态，从而保证CCD相机10的位置处于水平放置。如图2所示，所述水槽2的底部，前、后设置有：第一伸缩承重杆14，第二伸缩承重杆15，其作用是支撑水槽2、调节水槽2高度，通过调节前、后的伸缩承重杆的高度，保证水槽2具有一定的坡度。当实验鱼从靠近第一水箱1的整流栅3处释放，当调节第一伸缩承重杆14，第二伸缩承重杆15，使水槽2具有坡度，水从第二水箱6流入第一水箱1，由于鱼普遍具有上溯习性，当鱼释放后，会逐渐通过由长、短隔板组成的池室，当实验鱼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置，包括水槽（2），其特征在于：水槽（2）的前端、后端分别设有第一水箱（1）、第二水箱（6），所述第二水箱（6）连接管道（7），管道（7）连接抽水泵（8）；在水槽（2）的内部，靠近两个第一水箱（1）、第二水箱（6）的部位分别布有整流栅（3），水槽（2）的内部排列着多个长隔板（4）、短隔板（5），长、短隔板将整个水槽（2）分隔成数个池室；在水槽（2）的正上方，设有工业相机（11），用来拍摄实验鱼通过水槽（2）时的行为，获取视频进行分析；在水槽（2）的中间池室部位，其两侧分别设有激光发射系统（13）、CCD相机（10）。

【技术特征摘要】
1.一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置，包括水槽（2），其特征在于：水槽（2）的前端、后端分别设有第一水箱（1）、第二水箱（6），所述第二水箱（6）连接管道（7），管道（7）连接抽水泵（8）；在水槽（2）的内部，靠近两个第一水箱（1）、第二水箱（6）的部位分别布有整流栅（3），水槽（2）的内部排列着多个长隔板（4）、短隔板（5），长、短隔板将整个水槽（2）分隔成数个池室；在水槽（2）的正上方，设有工业相机（11），用来拍摄实验鱼通过水槽（2）时的行为，获取视频进行分析；在水槽（2）的中间池室部位，其两侧分别设有激光发射系统（13）、CCD相机（10）。2.根据权利要求1所述一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置，其特征在于：所述水槽（2）为四周透明的长条形玻璃钢结构水槽。3.根据权利要求1所述一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置，其特征在于：所述工业相机（11）通过相机机架（12）固定。4.根据权利要求1所述一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量装置，其特征在于：所述CCD相机（10）通过操作架（9）固定。5.根据权利要求4所述一种用于竖缝式鱼道内的鱼体流场与行为测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：余英俊，胡晓，石小涛，李敏讷，李志敏，许家炜，雷青松，张永年，洪亮，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42