基于有机玻璃水槽的PIV试验测量装置制造方法及图纸

一种基于有机玻璃水槽的PIV试验测量装置，包括水池，水池通过输水管与有机玻璃水槽连接，有机玻璃水槽前段放置有整流栅，有机玻璃水槽中部设置有试验区，试验区前后各用一个拦鱼网连接，有机玻璃水槽后端设置合页式尾门，有机玻璃水槽中部试验区上方和有机玻璃水槽左边壁各贴一张白纸，在白纸的上端和左端各架设一台频闪灯，相对于白纸的一端架设第一摄像机和第二摄像机，在试验区有机玻璃水槽左右两侧各放一个装水有机玻璃棱镜，装水有机玻璃棱镜旁各架设有第三摄像机和第四摄像机。本装置能够重建三维鱼的形状，并对其周身流场进行三维测量。

PIV test and measurement device based on organic glass flume

【技术实现步骤摘要】
基于有机玻璃水槽的PIV试验测量装置
本技术属于流场三维测速领域，特别涉及一种基于有机玻璃水槽的PIV试验测量装置。
技术介绍
有效鱼道的正确设计对于众多鱼类的安全和改善是非常重要的，而如何测量和改善鱼道内的流场是一直亟待解决的问题。每一种鱼都有其独特的物理特性，在设计鱼道设施时应加以考虑。例如，鳟鱼和鲑鱼能够在非常快的水中游泳，因为它们有非常快的爆发速度，而其他一些鱼类，如北方梭子鱼，和小嘴鲈鱼由于中等的爆发速度不能通过非常快的水。在设计鱼类通道设施时，还应仔细考虑其他一些因素，如能量耗散、水流紊动、休息区、入口位置、吸引速度和池中的空间。因此利用粒子图像测速技术（PIV）可以更全面的进行流场测量，对鱼道设计和改善鱼道有重要的意义。由于鱼道内的流动一般比较复杂，PIV是一种比较合适的获得速度场的实验技术。标准2D-PIV(2D2C)是用一台摄像机在一个平面上测量两个分量的速度，而Stereo-PIV(2D3C)是用两台摄像机在一个平面上测量三个分量的速度。由于价格问题，目前常采用的是简易（2D3C）测量方法，大多数流场分析同一视口平面鱼的流场变化，很少对三维立体鱼周身流场进行测量且PIV设备还是不够简便。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
所存在的技术问题，本技术所提供的基于有机玻璃水槽的PIV试验测量装置，与目前常用的二维流场相比，该PIV系统可重建三维鱼的形状，并对其周身流场进行三维测量。为了解决上述技术问题，本技术采取了如下技术方案来实现：一种基于有机玻璃水槽的PIV试验测量装置，包括水池，水池通过输水管与有机玻璃水槽连接，有机玻璃水槽前段放置有整流栅，有机玻璃水槽中部设置有试验区，试验区前后各用一个拦鱼网连接，有机玻璃水槽后端设置合页式尾门，有机玻璃水槽中部试验区上方和有机玻璃水槽左边壁各贴一张白纸，在白纸的上端和左端各架设一台频闪灯，相对于白纸的一端架设第一摄像机和第二摄像机，在试验区有机玻璃水槽左右两侧各放一个装水有机玻璃棱镜，装水有机玻璃棱镜旁各架设有第三摄像机和第四摄像机；第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机和第四摄像机通过网线与录像机连接，录像机和电脑通过网线连接；有机玻璃水槽旁设有激光笔支架，激光笔支架上设有激光笔，有机玻璃水槽底部设有平面镜，平面镜用于发射激光笔反射的片光源。优选的方案中，所述的第一摄像机和第二摄像机光线垂直有机玻璃水槽设置。优选的方案中，所述的激光笔包括壳体，壳体的后盖处设有开关按钮，开关按钮与电池电连接，开关按钮用于控制激光灯通断，电池设置在壳体内，壳体内设有光线通道，激光灯设置在光线通道的底部，光线通道内可活动地设有激光折射装置。优选的方案中，所述的激光折射装置包括外螺纹筒，外螺纹筒一端与滑动块连接，滑动块中心设有孔，所述的孔与外螺纹筒同轴设置，外螺纹筒另一端设有棱镜；外螺纹筒与调节内螺纹筒螺纹连接，滑动块设置在滑道内，所述的滑道为光线通道向外扩凿的结构。优选的方案中，所述的棱镜上下通过弹簧连接。本专利可达到以下有益效果：1、该PIV系统是一种简易的测量装置，可节约成本。与目前常用的二维流场相比，该PIV系统可重建三维鱼的形状，并对其周身流场进行三维测量。2、通过转动调节内螺纹筒可调节大小合适的片光源，这种设计可省去安装棱镜的支架，节约空间。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明：图1为PIV试验测量装置使用中布置图；图2为PIV试验测量装置布置图，此时有机玻璃水槽未安装;图3为可伸缩式激光笔外观图；图4为激光折射装置结构图；图5为可伸缩式激光笔剖面图。图中：有机玻璃水槽1、整流栅2、拦鱼网3、合页式尾门4、输水管5、水池7、频闪灯8、白纸9、装水有机玻璃棱镜10、第一摄像机11、第二摄像机12、第三摄像机13、第四摄像机14、平面镜15、激光笔支架16、激光笔17、录像机18、电脑19、激光灯20、外螺纹筒21、滑动块22、调节内螺纹筒23、滑道24、后盖25、开关按钮26、棱镜27。具体实施方式优选的方案如图1和图2所示，一种基于有机玻璃水槽的PIV试验测量装置，一种基于有机玻璃水槽的PIV试验测量装置，包括水池7，水池7通过输水管5与有机玻璃水槽1连接，有机玻璃水槽1前段放置有整流栅2，有机玻璃水槽1中部设置有试验区，试验区前后各用一个拦鱼网3连接，有机玻璃水槽1后端设置合页式尾门4，有机玻璃水槽1中部试验区上方和有机玻璃水槽1左边壁各贴一张白纸9，在白纸的上端和左端各架设一台频闪灯8，相对于白纸9的一端架设第一摄像机11和第二摄像机12，在试验区有机玻璃水槽1左右两侧各放一个装水有机玻璃棱镜10，装水有机玻璃棱镜10旁各架设有第三摄像机13和第四摄像机14；第一摄像机11、第二摄像机12、第三摄像机13和第四摄像机14通过网线与录像机18连接，录像机18和电脑19通过网线连接；有机玻璃水槽1旁设有激光笔支架16，激光笔支架16上设有激光笔17，有机玻璃水槽1底部设有平面镜15，平面镜15用于发射激光笔17反射的片光源。第一摄像机11、第二摄像机12、第三摄像机13和第四摄像机14为高速摄像机，其型号为CasioEX10，焦距4mm。进一步地，第一摄像机11和第二摄像机12光线垂直有机玻璃水槽1设置。装置工作原理为：试验在有机玻璃水槽1中进行，有机玻璃水槽1中间部分设置试验区，试验区长度为1000mm，跨度为200mm，通过拦鱼网3进行隔离。通过启动自吸式水泵6将水通过水管5进行输送。首先水通过整流栅2整流，使水流平顺进入有机玻璃水槽1。试验区上方和左端各放置一个频闪灯8，用于补光。在频闪灯8的右端和下方各放置一张白纸9，用于扩散光线。第一摄像机11和第二摄像机12放置在水箱两侧，用于观察同一区域。第三摄像机13和第四摄像机14前各放置一个装有水的有机玻璃自制棱镜，使光线垂直进入有机玻璃水槽1，第三摄像机13和第四摄像机14用于观测鱼的位置。另外激光笔支架16用于固定激光笔17，激光笔17发出约2mm厚的片光源通过平面反光镜15反射后光线垂直进入有机玻璃水槽1，片光可照射整个试验区。水流经过试验区通过合页式尾门4进入水池7，合页式尾门4用于调节水位。录像机18用于储存各高速摄像机所拍摄的画面，电脑19用于显示图像和图像处理。在试验时，当有机玻璃水槽1中水流达到一定的流量且处于层流状态后，在试验区撒入跟随性良好的示踪粒子，使其在水中均匀分布。之后将鱼放入整流栅2和拦鱼网3之间进行适应20mins。适应结束后将试验鱼放入试验区。为了将强激光的潜在干扰效应降到最低，只有当鱼进入试验区域时，随之打开激光。各高速摄像机用于记录图像，传输到电脑19进行图像处理和相应的流场分析。本技术目的在于提供一种简易的PIV试验测量装置，而PIV试验测量方法在《水动力学研究与进展》期刊发表的“一种基于互相关的三维PIV图像处理方法”论文中有记载。通过调节自吸式水泵的转速，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于有机玻璃水槽的PIV试验测量装置，包括水池（7），水池（7）通过输水管（5）与有机玻璃水槽（1）连接，有机玻璃水槽（1）前段放置有整流栅（2），有机玻璃水槽（1）中部设置有试验区，试验区前后各用一个拦鱼网（3）连接，有机玻璃水槽（1）后端设置合页式尾门（4），其特征在于：有机玻璃水槽（1）中部试验区上方和有机玻璃水槽（1）左边壁各贴一张白纸（9），在白纸的上端和左端各架设一台频闪灯（8），相对于白纸（9）的一端架设第一摄像机（11）和第二摄像机（12），在试验区有机玻璃水槽（1）左右两侧各放一个装水有机玻璃棱镜（10），装水有机玻璃棱镜（10）旁各架设有第三摄像机（13）和第四摄像机（14）；第一摄像机（11）、第二摄像机（12）、第三摄像机（13）和第四摄像机（14）通过网线与录像机（18）连接，录像机（18）和电脑（19）通过网线连接；有机玻璃水槽（1）旁设有激光笔支架（16），激光笔支架（16）上设有激光笔（17），有机玻璃水槽（1）底部设有平面镜（15），平面镜（15）用于发射激光笔（17）反射的片光源。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于有机玻璃水槽的PIV试验测量装置，包括水池（7），水池（7）通过输水管（5）与有机玻璃水槽（1）连接，有机玻璃水槽（1）前段放置有整流栅（2），有机玻璃水槽（1）中部设置有试验区，试验区前后各用一个拦鱼网（3）连接，有机玻璃水槽（1）后端设置合页式尾门（4），其特征在于：有机玻璃水槽（1）中部试验区上方和有机玻璃水槽（1）左边壁各贴一张白纸（9），在白纸的上端和左端各架设一台频闪灯（8），相对于白纸（9）的一端架设第一摄像机（11）和第二摄像机（12），在试验区有机玻璃水槽（1）左右两侧各放一个装水有机玻璃棱镜（10），装水有机玻璃棱镜（10）旁各架设有第三摄像机（13）和第四摄像机（14）；第一摄像机（11）、第二摄像机（12）、第三摄像机（13）和第四摄像机（14）通过网线与录像机（18）连接，录像机（18）和电脑（19）通过网线连接；有机玻璃水槽（1）旁设有激光笔支架（16），激光笔支架（16）上设有激光笔（17），有机玻璃水槽（1）底部设有平面镜（15），平面镜（15）用于发射激光笔（17）反射的片光源。


2.根据权利要求1所述的基于有...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国党，胡晓，石小涛，王永猛，陈磊，陶宇，张永年，张奔，龙泽宇，谭红林，李鸿，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42