本发明专利技术提供的基于PIV技术采空沉降成像室内模型实验装置，可以模拟采空沉降过程，其解决的技术方案是，包括实验台，实验台上方固定连接有透明试验箱，透明试验箱右侧壁最下方开设有通孔，透明试验箱内部底端横向滑动连接有与通孔配合的开采模型体，开采模型体连接有固定连接在实验台上的动力装置，透明试验箱上方竖向阻尼转动连接有第一反射镜，实验台右侧设有与第一反射镜位置对应的镜面反射装置，透明试验箱左侧设有PIV激光发射器，透明试验箱纵向前方设有第一CCD高速相机，镜面反射装置左侧设有第二CCD高速相机，本发明专利技术不仅可以方便地采集模拟采空沉降过程中的试验箱侧壁图像信息，而且还可以方便地采集试验箱上方即表层图像信息。图像信息。图像信息。
【技术实现步骤摘要】
基于PIV技术采空沉降成像室内模型实验装置
[0001]本专利技术涉及实验装置，特别是基于PIV技术采空沉降成像室内模型实验装置。
技术介绍
[0002]采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，采空区的存在使得矿山的安全生产面临很大的安全问题，人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害，由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板冒落塌陷情况难以预测等特点，因此，如何对地下采空区的分布范围、空间形态特征和采空区的冒落状况等进行量化评判，一直是困扰工程技术人员进行采空区潜在危害性评价及合理确定采空区处治对策的关键技术难题，在现场进行模拟采空区沉降不易实现，而现有的实验室设备又很难有效较好地模拟还原采空区沉降的过程，PIV技术又称粒子图像测速法，是七十年代末发展起来的一种瞬态、多点、无接触式的流体力学测速方法，近几十年来得到了不断完善与发展，PIV技术的特点是超出了单点测速技术的局限性，能在同一瞬态记录下大量空间点上的速度分布信息，并可提供丰富的流场空间结构以及流动特性，现有技术中缺少利用PIV技术模拟采空沉降的实验设备，而且PIV技术设备中的CCD高速相机在使用时需要进行标定保证拍摄的稳定性与准确性，在利用PIV技术模拟采空沉降的实验过程中需要对实验箱的正上方进行拍摄以进行图像分析，但是在实验箱的正上方使用CCD高速相机进行拍摄较为困难，CCD高速相机无法有效定位以保证拍摄的稳定性与准确性。
技术实现思路
[0003]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本专利技术提供了基于PIV技术采空沉降成像室内模型实验装置，通过使用PIV技术以及对应设备来模拟采空沉降的过程，对图像信息数据进行分析比对，可以快速有效得出采空沉降的特征及相关数据，通过设置镜面反射装置可以很方便的采集到实验箱正上方的图像信息，像常规一样对CCD高速相机进行标定并拍摄镜面反射中的图像即可完成图像信息的采集，保证了拍摄的稳定性与准确性，通过设置开采模型体对应的动力装置，可以实时调节开采模型体拉出的距离进而模拟不同采空程度下的采空沉降过程。
[0004]其解决的技术方案是，包括实验台，其特征在于，所述实验台上方固定连接有透明试验箱，透明试验箱右侧壁最下方开设有与透明试验箱内部连通的通孔，透明试验箱内部底端横向滑动连接有与通孔配合的开采模型体，开采模型体连接有固定连接在实验台上的动力装置，透明试验箱上方竖向阻尼转动连接有第一反射镜，实验台右侧设有与第一反射镜位置对应的镜面反射装置，透明试验箱左侧设有PIV激光发射器，透明试验箱纵向前方设有第一CCD高速相机，镜面反射装置左侧设有第二CCD高速相机。
[0005]作为优选，所述镜面反射装置包括位于实验台右侧的支撑架，支撑架上方竖向阻尼转动连接有第二反射镜，支撑架下方竖向阻尼转动连接有第三反射镜。
[0006]作为优选，所述第一反射镜与水平面夹角为45度且镜面朝向右侧，第二反射镜与
水平面夹角为135度且镜面朝向左侧，第三反射镜与水平面夹角为45度且镜面朝向左侧。
[0007]作为优选，所述开采模型体左端面固定连接有密封板，透明试验箱左右侧壁上均开设有与密封板配合的密封槽。
[0008]作为优选，所述动力装置包括固定连接在实验台上且位于通孔右侧上方的电动伸缩杆，电动伸缩杆输出端朝向右侧且电动伸缩杆的输出端与开采模型体固定连接。
[0009]作为优选，所述PIV激光发射器输出端朝向右侧正对透明试验箱，第一CCD高速相机输出端朝向纵向后方正对透明试验箱，第二CCD高速相机输出端朝向右侧正对第三反射镜的镜面。
[0010]本专利技术有益效果是：1.通过使用PIV技术以及对应设备来模拟采空沉降的过程，对图像信息数据进行分析比对，可以快速有效得出采空沉降的特征及相关数据；2.通过设置镜面反射装置可以很方便的采集到实验箱正上方的图像信息，像常规一样对CCD高速相机进行标定并拍摄镜面反射中的图像即可完成图像信息的采集，保证了拍摄的稳定性与准确性；3.通过设置开采模型体对应的动力装置，可以实时调节开采模型体拉出的距离进而模拟不同采空程度下的采空沉降过程。
附图说明
[0011]图1为本专利技术整体示意图第一视角。
[0012]图2为本专利技术主体实验装置示意图。
[0013]图3为本专利技术主体实验装置初始状态内部结构局部剖视图。
[0014]图4为本专利技术主体实验装置工作状态内部结构局部剖视图。
[0015]图5为本专利技术透明试验箱装置示意图第一视角。
[0016]图6为本专利技术透明试验箱装置示意图第二视角。
[0017]附图标记1.实验台，2.透明试验箱，3.通孔，4.开采模型体，5.第一反射镜，6.PIV激光发射器，7.第一CCD高速相机，8.第二CCD高速相机，9.支撑架，10.第二反射镜，11.第三反射镜，12.密封板，13.密封槽，14.电动伸缩杆。
具体实施方式
[0018]以下结合附图1
‑
6对本专利技术的具体实施方式做出进一步详细说明。
[0019]本专利技术在使用时，首先在初始状态下开采模型体4完全位于实验台1上方固定连接的透明试验箱2内部，透明试验箱2材料可以使用透明钢化玻璃以保证箱体结构强度，然后向透明试验箱2内部倒入适量的模拟实验用砂，开采模型体4左端面固定连接有密封板12，透明试验箱2左右侧壁上均开设有与密封板12配合的密封槽13，透明试验箱2右侧壁最下方开设有与透明试验箱2内部连通的通孔3，这样不仅在开采模型体4完全位于透明试验箱2内部时密封板12位于透明试验箱2左侧壁上的密封槽13内部，此时开采模型体4对通孔3进行封堵防止透明试验箱2内部的砂子通过通孔3流出，而且在开采模型体4被动力装置向右完全拉出透明试验箱2内部时开采模型体4左端面固定连接的密封板12位于透明试验箱2右侧
壁上的密封槽13内部同样对通孔3进行封堵防止透明试验箱2内部的砂子通过通孔3流出。
[0020]然后调整透明试验箱2上方竖向阻尼转动连接的第一反射镜5与水平面的夹角使得第一反射镜5与水平面夹角为45度且镜面朝向右侧，这样透明试验箱2上方的砂层图像信息发出的竖直向上的光线经过第一反射镜5反射后水平向右射出，再调整实验台1右侧设有的与第一反射镜5位置对应的镜面反射装置中各个镜子与水平面的夹角，镜面反射装置包括位于实验台1右侧的支撑架9，支撑架9上方竖向阻尼转动连接有第二反射镜10，支撑架9下方竖向阻尼转动连接有第三反射镜11，调整第二反射镜10与水平面的夹角使得第二反射镜10与水平面夹角为135度且镜面朝向左侧，再调整第三反射镜11与水平面的夹角使得第三反射镜11与水平面夹角为45度且镜面朝向左侧，这样经过第一反射镜5反射后水平向右射出的光线经过第二反射镜10反射后方向变为竖直向下射出，然后竖直向下射出的光线经过第三反射镜11镜面的反射后方向变为水平向左射出，通过第二CCD高速相机8对第三反射镜11镜面中的图像进行拍照采集可以获得透明试验箱2上方的砂层图像信息从而得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于PIV技术采空沉降成像室内模型实验装置，包括实验台（1），其特征在于，所述实验台（1）上方固定连接有透明试验箱（2），透明试验箱（2）右侧壁最下方开设有与透明试验箱（2）内部连通的通孔（3），透明试验箱（2）内部底端横向滑动连接有与通孔（3）配合的开采模型体（4），开采模型体（4）连接有固定连接在实验台（1）上的动力装置，透明试验箱（2）上方竖向阻尼转动连接有第一反射镜（5），实验台（1）右侧设有与第一反射镜（5）位置对应的镜面反射装置，透明试验箱（2）左侧设有PIV激光发射器（6），透明试验箱（2）纵向前方设有第一CCD高速相机（7），镜面反射装置左侧设有第二CCD高速相机（8）。2.根据权利要求1所述的基于PIV技术采空沉降成像室内模型实验装置，其特征在于，所述镜面反射装置包括位于实验台（1）右侧的支撑架（9），支撑架（9）上方竖向阻尼转动连接有第二反射镜（10），支撑架（9）下方竖向阻尼转动连接有第三反射镜（11）。3.根据权利要求2所述的基于PIV技术采空沉降成像室内模型实验装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：董金玉，张兴胜，刘汉东，颜少彬，谭海成，王闯，赵亚文，杨兴隆，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。