[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于對(duì)冰樣結(jié)構(gòu)分析的數(shù)據(jù)的采集裝置及采集方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010639822.X
• 申請(qǐng)日: 2020-07-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111521131B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡站偉;劉宇;趙獻(xiàn)禮;易賢;何苗;孫才國(guó);郭奇靈
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心低速空氣動(dòng)力研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/24
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/24;G01N1/28
• 代理公司: 北京勁創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11589
• 代理人: 李康

本發(fā)明涉及冰樣數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于對(duì)冰樣結(jié)構(gòu)分析的數(shù)據(jù)的采集裝置及采集方法，其中采集裝置包括支架、電加熱玻璃、光柵尺套件、延伸組件、壓桿和成像機(jī)構(gòu)，所述支架上表面設(shè)置電加熱玻璃，所述電加熱玻璃的下方設(shè)置成像機(jī)構(gòu)；所述支架的側(cè)面至少連接三個(gè)光柵尺套件，光柵尺套件連接延伸組件，所述延伸組件連接壓桿，所述壓桿用于固定冰樣；所述光柵尺套件包括光柵尺和彈簧，所述彈簧一端連接支架，另一端連接光柵尺的讀數(shù)頭；所述讀數(shù)頭連接延伸組件。本發(fā)明能連續(xù)獲取冰面圖像，同時(shí)能確定獲取的冰面圖像相對(duì)于基準(zhǔn)位置的傾斜角，在建模時(shí)能保證建模的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冰樣數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于對(duì)冰樣結(jié)構(gòu)分析的數(shù)據(jù)的采集裝置及采集方法。

背景技術(shù)

無(wú)論在（極地/高寒地區(qū)）冰分析、工程制冰、飛行器結(jié)冰等相關(guān)科研領(lǐng)域，都會(huì)涉及到對(duì)冰的結(jié)構(gòu)的分析，在當(dāng)前的冰內(nèi)的孔隙大小和分布的研究中，往往通過(guò)設(shè)定工況的結(jié)冰冰形，然后截取冰形上部分塊段打磨平整，然后在低溫環(huán)境使用顯微鏡進(jìn)行冰內(nèi)部微觀孔隙結(jié)構(gòu)（透射/反射）圖像的拍攝，然后將拍攝的圖像信息進(jìn)行建模。但現(xiàn)有方法局限于對(duì)單層冰的局部分析，單層冰分析需設(shè)定一個(gè)假設(shè)：結(jié)冰微觀結(jié)構(gòu)每個(gè)截面含有相近甚至相同的孔隙大小和分布；這個(gè)假設(shè)便于建模分析，但與實(shí)際冰孔隙大小和分布的復(fù)雜多樣性相差較遠(yuǎn)，更不能滿(mǎn)足混合冰、間歇性防除冰研究等領(lǐng)域的冰分析要求。

如進(jìn)行多層冰分析，需不斷對(duì)冰進(jìn)行切割然后進(jìn)行圖像拍攝，但是在對(duì)冰進(jìn)行多次切割時(shí)難以保證切割的冰面平行，就會(huì)導(dǎo)致建模分析產(chǎn)生誤差。

且目前冰的切割技術(shù)包括：鋸子、冰刀為代表的機(jī)械切割方法；電熱絲、熱刀為代表的熱切割方法；結(jié)合機(jī)械和熱作用的冰樣打磨方法等。

這些切割技術(shù)，難以避免由于往復(fù)運(yùn)動(dòng)引起冰樣破碎、切割面外形顯著變化、在切割表面產(chǎn)生對(duì)冰內(nèi)孔隙的填充和破壞。所以這些切割方法會(huì)極大影響結(jié)果的可靠性。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中冰樣結(jié)構(gòu)分析中數(shù)據(jù)采集時(shí)存在下列缺陷：

（1）現(xiàn)有的切割技術(shù)易導(dǎo)致冰破面被破壞，導(dǎo)致采集的圖像信息存在缺陷；

（2）在多層冰分析時(shí)，冰剖面逐層獲取時(shí)，冰剖面不平行時(shí)難以確認(rèn)相對(duì)于第一次截取的冰剖面冰剖面的傾斜角；在建模分析時(shí)未考慮該傾斜角時(shí)就會(huì)導(dǎo)致分析精度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于對(duì)冰樣結(jié)構(gòu)分析的數(shù)據(jù)的采集裝置。本發(fā)明能連續(xù)獲取冰面圖像，同時(shí)能確定獲取的冰面圖像相對(duì)于基準(zhǔn)位置的傾斜角，在建模時(shí)能保證建模的精度。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種用于對(duì)冰樣結(jié)構(gòu)分析的數(shù)據(jù)的采集裝置，包括支架、電加熱玻璃、光柵尺套件、延伸組件、壓桿和成像機(jī)構(gòu)，所述支架上表面設(shè)置電加熱玻璃，所述電加熱玻璃的下方設(shè)置成像機(jī)構(gòu)；所述支架的側(cè)面至少連接三個(gè)光柵尺套件，光柵尺套件連接延伸組件，所述延伸組件連接壓桿，所述壓桿用于固定冰樣；

所述光柵尺套件包括光柵尺和彈簧，所述彈簧一端連接支架，另一端連接光柵尺的讀數(shù)頭；所述讀數(shù)頭連接延伸組件。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中用切割刀具切割形成冰面，本發(fā)明在電加熱玻璃的作用下冰樣融化形成冰面，融化形成的冰面不會(huì)出現(xiàn)冰面破壞的情況，使獲取的圖樣信息更加準(zhǔn)確。

使用時(shí)，將冰樣放置在電加熱玻璃上，將壓桿壓在冰樣上，此時(shí)保證彈簧伸長(zhǎng)，且壓桿對(duì)冰樣的平均壓強(qiáng)為100~1000Pa；要達(dá)到該壓強(qiáng)，可通過(guò)選擇不同的彈簧、確定壓桿和冰樣的大小確定；在確定了的壓桿長(zhǎng)度和彈簧，此時(shí)就可通過(guò)調(diào)整冰樣大小保證壓桿對(duì)冰樣的平均壓強(qiáng)為100~1000Pa。彈簧在伸長(zhǎng)狀態(tài)，在冰逐漸融化的過(guò)程中，彈簧逐漸收縮，此時(shí)就會(huì)帶動(dòng)讀數(shù)頭向下滑動(dòng)，冰樣底面各位置的融化速度不一致時(shí)，讀數(shù)頭的位移就會(huì)不同。

進(jìn)一步的，所述壓桿的端部連接有定位件，所述定位件用于固定冰樣。