[發明專利]一種觀測旋轉水槽內的水下碎屑流形態的實驗裝置

在審

• 申請號: 202011473469.9
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112697391A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 鄧檢良
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N21/01;G01N21/53
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 耿悅

本發明公開了一種觀測旋轉水槽內的水下碎屑流形態的實驗裝置，其包括：透明旋轉水槽，內部裝有懸浮液，所述懸浮液的底部具有水下碎屑流；所述透明旋轉水槽沿其水平軸線進行旋轉；投光燈，設置在所述透明旋轉水槽的正下方；固定支架，與所述投光燈相連接，所述固定支架能夠調節所述投光燈的高度和發光角度；成像設備，與所述透明旋轉水槽的側面位置相對應。本發明能觀測到懸浮液和水下碎屑流的清晰界面，尤其是能觀測到水下碎屑流的頭部和尾部形態，形成比較完整的水下碎屑流形態觀測結果；同時，本發明還具有方法巧妙、結構簡單、制作方便、成本低廉的優勢。

技術領域

本發明涉及巖土及地質技術領域，尤其涉及一種觀測旋轉水槽內的水下碎屑流形態的實驗裝置。

背景技術

旋轉水槽可用于制作水下碎屑流(又稱為水下泥石流)。在水下碎屑流上方的水體會生成懸浮液，該懸浮液的密度大，直接影響了對水下碎屑流的觀測，導致無法準確觀測水下碎屑流的形態。

目前的觀測方法是：在室內照明條件下或在水槽壁面強光條件下，利用懸浮液和碎屑流表面散射的原理，即光線從壁面射入懸濁液和碎屑流然后經過顆粒的散射之后再從壁面射出。由于經懸濁液和碎屑流的表面散射之后光線強度的減弱程度不同，從而判斷出兩者的界面，進而觀測水下碎屑流的形態。然而，該方法有如下兩個缺點：其一，觀測到懸濁液和碎屑流的界面模糊，尤其是往往難于判斷碎屑流的頭部和尾部，導致觀測到的水下碎屑流不完整。其二，觀測到的碎屑流形態只是靠近水槽壁面的形態，是一個二維的形態，無法觀測離表面有一定距離的碎屑流的形態，即三維的形態。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能完整觀測水下碎屑流的三維形態的觀測旋轉水槽內的水下碎屑流形態的實驗裝置。

一種觀測旋轉水槽內的水下碎屑流形態的實驗裝置，其包括：

透明旋轉水槽，內部裝有懸浮液，所述懸浮液的底部具有水下碎屑流；所述透明旋轉水槽沿其水平軸線進行旋轉；

投光燈，設置在所述透明旋轉水槽的正下方，所述投光燈發出的光線從所述透明旋轉水槽的底部進入到所述透明旋轉水槽中，并經所述水下碎屑流和懸浮液中的懸浮顆粒散射后，從所述透明旋轉水槽的側壁射出；

固定支架，與所述投光燈相連接，所述固定支架能夠調節所述投光燈的高度和發光角度；

成像設備，與所述透明旋轉水槽的側面位置相對應，所述成像設備能夠從多個角度記錄所述水下碎屑流形態。

在其中一個實施例中，所述投光燈的外緣上設有燈罩，所述燈罩位于所述透明旋轉水槽的底部外側。

在其中一個實施例中，所述燈罩采用不透光板材制作組成。

在其中一個實施例中，所述投光燈包括多個燈珠，多個所述燈珠呈弧形分布，所述弧形的位置與所述透明旋轉水槽的底部位置相適配。

在其中一個實施例中，所述弧形的直徑與所述透明旋轉水槽的直徑相等。

在其中一個實施例中，所述成像設備為相機、手機或攝影機。

在其中一個實施例中，所述透明旋轉水槽的側壁和底部均采用5mm厚的有機玻璃制作而成。

上述觀測旋轉水槽內的水下碎屑流形態的實驗裝置，通過在所述透明旋轉水槽的正下方設置投光燈，投光燈發出的光線從透明旋轉水槽的底部進入到透明旋轉水槽中，并經水下碎屑流和懸浮液中的懸浮顆粒散射后，從旋轉水槽的側壁射出，成像設備則能夠在旋轉水槽的側面多個角度記錄水下碎屑流形態，其能觀測到懸浮液和水下碎屑流的清晰界面，尤其是能觀測到水下碎屑流的頭部和尾部形態，形成比較完整的水下碎屑流形態觀測結果；同時，本發明觀測到的水下碎屑流形態可以是三維的，即可以觀測離表面有一定距離的水下碎屑流的形態；以及本發明還具有方法巧妙、結構簡單、制作方便、成本低廉的優勢。

附圖說明