【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及流体测试领域，尤其提供了一种基于高速摄影的水流测试装置、方法和应用。
技术介绍
1、流体设备的冲击力和水压稳定性，往往通过对其流速来进行测试反馈。以冲牙器为例，冲牙器是一种清洁口腔的辅助性工具，是利用脉冲水流冲击的方式来清洁牙齿、牙缝的一种工具。冲击力的大小与清洁效果息息相关，同时提供稳定的水压对于用户体验来说也比较重要。在研发中为了得到水压值，通常会引入了水压测试设备，而现有的测试设备大多是靠力传感器来获取水压，传感器的响应速度和电信号的采集速度会大大影响结果。为此，本专利技术应运而生。
技术实现思路
1、有鉴于上，本专利技术旨在于解决市面上流体类设备的流体压力通常采用传感器检测，因响应速度等因素导致检测不精准的问题。进而解决通过传感器测试冲牙器中脉冲水流的冲击力大小，精度不准的问题。
2、基于一个方面，本专利技术提供了一种基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，包括：
3、位置调节机构，待测水流的设备主体设于所述位置调节机构上；
4、水流背景机构，所述水流背景机构至少包括位置计量单元，所述位置计量单元位置对应于所述待测水流的测试水线；
5、切水机构，所述切水机构可切断于所述待测水流形成成段水流；
6、高速摄影机，所述高速摄影机记录所述待测水流于所述水流背景机构和切水机构作用下的成段喷射过程，并可逐帧展示。
7、较佳的，所述水流背景机构还包括背景打光单元，所述背景打光单元包括背光源和可调光源架，
8、较佳的，还包括挡水舱，所述挡水舱面向所述高速摄影机侧具有窗口，相对于所述窗口的另一侧具有背景板；所述切水机构和待测水流的测试水线被设置于所述挡水舱内。
9、较佳的，所述位置计量单元被定义为设置于所述背景板上的刻度线。
10、较佳的，所述位置计量单元为刻度标尺；所述挡水舱的顶部具有插槽，所述刻度标尺通过所述插槽插入所述挡水舱内，并设置对应于所述待测水流的测试水线。
11、较佳的，所述切水机构至少包括叶片和电机，所述电机安装于所述挡水舱，所述叶片安装于所述电机的机轴，所述叶片连续切断于所述待测水流。
12、较佳的，所述位置调节机构包括万向调节支架和固定夹具，所述固定夹具设于所述万向调节支架上并可万向调节，所述设备主体被夹持固定于所述固定夹具。
13、以上技术方案的有益效果可以来自以下一种或几种的组合：
14、本申请将水流切分成多段，基于高速摄影机采集位移后计算流速，将多个数据整合即可得到周期内的瞬时速度图。分段计算流速可以排除前水对后水的阻力，获得水流变速运动更接近实际情况的数据；且高速摄影机的帧率上限很高，在测试工装中无需设置力传感器，可以排除传感器响应速度与电信号采集的影响，做到实时精准测量。
15、采用位置调节机构可以适用于市面上绝大多数的产品测试，方便调节出水角度和路径。
16、设置挡水舱可以防止水流向外喷出，并且可以回收节水。
17、配合背景打光单元、位置调节机构和刻度标尺等，可以保证市面大多数产品的水流处于拍摄区进行流速测试。
18、将标尺设置于挡水舱上方插槽，可以保证其与水线在同一焦距，简化了调节标尺架、镜头的动作，使其更加高效。
19、本专利技术还提供了一种基于高速摄影的水流测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
20、对高速摄影机进行实际尺寸及像素关系的设定，将一定的实际尺寸a对应于像素点数量b，即a(mm)＝b(pix)，则1(pix)＝a/b(mm)；
21、将喷射的待测水流在具有位置计量背景下进行剪切成段；
22、设定每段待测水流的初始帧水头位置为x0(pix),第一帧水头位置为x1(pix),若帧率为n(fps)，两帧之前的时间差δt为每帧的时间间隔1/n，那么第一帧对应的瞬时速度为：
23、
24、由此类推，第i帧对应的瞬时速度为：
25、
26、较佳的，还包括将每段水流中每帧的瞬时速度汇整成流速-时间曲线。
27、较佳的，通过切水机构将所述待测水流剪切成段；所述切水机构至少包括叶片和电机，所述叶片安装于所述电机的机轴，所述电机至少可以被转速控制，从而实现所述待测水流的剪切成段控制。
28、较佳的，所述待测水流为脉冲水流，所述待测水流的每一脉冲周期水流被剪切成段。
29、以上技术方案的有益效果可以来自以下一种或几种的组合：
30、本申请将水流切分成多段，基于高速摄影机采集位移后计算流速，将多个数据整合即可得到周期内的瞬时速度图。分段计算流速可以排除前水对后水的阻力，获得水流变速运动更接近实际情况的数据；且高速摄影机的帧率上限很高，在测试工装中无需设置力传感器，可以排除传感器响应速度与电信号采集的影响，做到实时精准测量。
31、通过切分水流、分析瞬时流速、整合数据、形成周期内的流速时间变化曲线，更准确，不会受到传感器进度及响应速度的影响。
32、本专利技术还提供了一种基于高速摄影的水流测试方法在冲牙器中的应用，其特征在于，将上述的基于高速摄影的水流测试方法用于测试冲牙器的脉冲水流，通过测试脉冲水流的每一脉冲周期的流速来反馈冲击力大小。
33、以上技术方案的有益效果为：
34、由于冲牙器均采用脉冲水流进行冲击清洁，导致脉冲水流的流速呈现波峰波谷的变速交替，而一个周期内的水流前水和后水的流速不同，所以导致前水对后水会产生阻力，影响真实流速的测量和计算。而通过剪切成段的方式，将每一个周期内的待测水流剪切成段，在高速摄像机下逐帧计算，可以排除前水对后水的阻力，获得水流变速运动更接近实际情况的数据，使得测试更加精准和科学。
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1.基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，所述水流背景机构还包括背景打光单元，所述背景打光单元包括背光源和可调光源架，所述背光源设于所述可调光源架上。
3.根据权利要求1所述基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，还包括挡水舱，所述挡水舱面向所述高速摄影机侧具有窗口，相对于所述窗口的另一侧具有背景板；所述切水机构和待测水流的测试水线被设置于所述挡水舱内。
4.根据权利要求3所述基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，所述位置计量单元被定义为设置于所述背景板上的刻度线。
5.根据权利要求3所述基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，所述位置计量单元为刻度标尺；所述挡水舱的顶部具有插槽，所述刻度标尺通过所述插槽插入所述挡水舱内，并设置对应于所述待测水流的测试水线。
6.根据权利要求3所述基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，所述切水机构至少包括叶片和电机，所述电机安装于所述挡水舱，所述叶片安装于所述电机的机轴，所述叶片连续切断于所述待测水流。
<...【技术特征摘要】
1.基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，所述水流背景机构还包括背景打光单元，所述背景打光单元包括背光源和可调光源架，所述背光源设于所述可调光源架上。
3.根据权利要求1所述基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，还包括挡水舱，所述挡水舱面向所述高速摄影机侧具有窗口，相对于所述窗口的另一侧具有背景板；所述切水机构和待测水流的测试水线被设置于所述挡水舱内。
4.根据权利要求3所述基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，所述位置计量单元被定义为设置于所述背景板上的刻度线。
5.根据权利要求3所述基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，所述位置计量单元为刻度标尺；所述挡水舱的顶部具有插槽，所述刻度标尺通过所述插槽插入所述挡水舱内，并设置对应于所述待测水流的测试水线。
6.根据权利要求3所述基于高速摄影的水流测试装置，其特征在于，所述切水机构至少包括叶片和电机，所述电机安装于所述挡水舱，所述叶片安装于所述电机的机轴，所述叶片连续切断于所述待测水流。
【专利技术属性】
技术研发人员：丁宁，付家全，卢劲松，彭俊，
申请(专利权)人：上海飞象健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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