[發(fā)明專利]泥沙顆粒沉積模擬試驗裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810844672.9
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108918359B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭雪琴;戴江鴻;杜雅楠;李佳霖;蘭柏;潘凌;陳瑞;董陽偉;盧偉甫;孫曉霞;于珊;孫慧芳;曹佳麗;章亮;趙強;唐擁軍
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)新源控股有限公司;國網(wǎng)新源控股有限公司技術(shù)中心;國網(wǎng)新源控股有限公司檢修分公司
• 主分類號: G01N15/04
• 分類號: G01N15/04
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤

1.一種泥沙顆粒沉積模擬試驗裝置，其特征在于，包括：試驗水槽、動力裝置以及測量裝置；

所述試驗水槽中設(shè)置有兩塊玻璃板以及位于兩塊所述玻璃板之間的若干吸水珠及示蹤粒子；所述玻璃板與所述試驗水槽的底部始終接觸，并且所述玻璃板長度等于所述試驗水槽的寬度；

所述動力裝置連接兩塊所述玻璃板，可帶動兩塊所述玻璃板同步擺動，兩塊所述玻璃板在擺動過程中始終相互平行；

所述測量裝置包括：

激光粒子成像裝置，用于獲取所述吸水珠及示蹤粒子的位移圖像；

PC機，連接所述激光粒子成像裝置，接收所述位移圖像，并根據(jù)所述位移圖像計算所述吸水珠縫隙的水速度場及所述吸水珠的位移場；

其中，所述激光粒子成像裝置包括：激光器、光學(xué)轉(zhuǎn)換裝置以及高速相機；

所述光學(xué)轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置于所述激光器與所述試驗水槽之間，用于將所述激光束轉(zhuǎn)換成片光，以照射所述吸水珠和所述示蹤粒子；

所述光學(xué)轉(zhuǎn)換裝置包括：沿光路方向依次設(shè)置的縱向短焦凹透鏡、橫向凹透鏡、折射鏡、縱向長焦凹透鏡以及三角透鏡；

所述縱向短焦凹透鏡用于對激光光束縱向聚焦；

所述橫向凹透鏡用于對縱向聚焦之后的激光光束進行橫向聚焦；

所述折射鏡用于將橫向聚焦之后的激光光束折射至所述縱向長焦凹透鏡；

所述縱向長焦凹透鏡用于對折射之后的激光光束進行縱向聚焦；

所述三角透鏡用于對縱向聚焦之后的激光光束進行擴散，得到所述片光。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述泥沙顆粒沉積模擬試驗裝置，其特征在于，

所述激光器設(shè)置于所述試驗水槽的上方，用于向所述試驗水槽發(fā)射激光束；

所述高速相機位于試驗水槽的正面或背面，用于拍攝所述位移圖像，所述高速相機連接所述PC機。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述泥沙顆粒沉積模擬試驗裝置，其特征在于，所述高速相機的鏡頭上設(shè)有濾鏡。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述泥沙顆粒沉積模擬試驗裝置，其特征在于，所述動力裝置包括：驅(qū)動裝置以及與其連接的兩個連接軸，每一所述連接軸分別連接其中一個所述玻璃板。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述泥沙顆粒沉積模擬試驗裝置，其特征在于，所述驅(qū)動裝置包括：兩個驅(qū)動齒輪、一個電動齒輪、一個手動齒輪以及內(nèi)外側(cè)均帶齒的傳送帶；

所述電動齒輪連接電源線，所述電動齒輪和所述手動齒輪中的一者帶動所述傳送帶傳動；

兩個所述驅(qū)動齒輪分別連接其中一個所述連接軸，并與所述傳送帶的齒相嚙合以驅(qū)動所述連接軸，帶動所述玻璃板擺動。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述泥沙顆粒沉積模擬試驗裝置，其特征在于，所述試驗水槽的底部設(shè)置有孔，所述連接軸穿過所述孔之后與對應(yīng)的所述玻璃板連接，所述孔與所述連接軸的連接部位采用硅膠密封。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述泥沙顆粒沉積模擬試驗裝置，其特征在于，還包括：鋼絲繩，用于懸掛所述試驗水槽以及所述激光粒子成像裝置。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述泥沙顆粒沉積模擬試驗裝置，其特征在于，還包括：固定支架，所述固定支架固定在所述鋼絲繩上；

所述固定支架用于固定所述光學(xué)轉(zhuǎn)換裝置、所述激光器以及所述高速相機。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述泥沙顆粒沉積模擬試驗裝置，其特征在于，所述試驗水槽的側(cè)面設(shè)置入水口及溢水口，所述試驗水槽底面設(shè)置出水口；其中，入水口設(shè)置在所述試驗水槽側(cè)面的頂部。

10.一種泥沙顆粒沉積模擬試驗方法，采用根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的泥沙顆粒沉積模擬試驗裝置，其特征在于，包括：

將不同粒徑的吸水珠在水中浸泡設(shè)定時間，使其充分吸水膨脹；

將示蹤粒子及浸泡后的所述吸水珠按預(yù)定比例置于試驗水槽中兩塊平行的玻璃板之間；

將所述試驗水槽中注入清水，使水面至少淹沒所述吸水珠頂部；

通過動力裝置帶動兩塊所述玻璃板同步擺動；

通過激光器產(chǎn)生激光束；

光學(xué)轉(zhuǎn)換裝置將所述激光束轉(zhuǎn)換成片光后照射所述吸水珠及所述示蹤粒子；

采用高速相機于所述試驗水槽前或后側(cè)按預(yù)定拍攝頻率拍攝所述吸水珠及所述示蹤粒子的位移圖像，并傳輸至PC機；

PC機利用圖像處理技術(shù)，對接收的所述位移圖像進行互相關(guān)分析，計算所述吸水珠縫隙的水速度場及所述吸水珠的位移場。