专利名称：一种室内水沙模型试验微地形量测装置的制作方法
技术领域：
本发明属于水利工程和农业工程技术领域，具体涉及一种室内水沙模型试验微地
形量测装置。
背景技术：
在水利工程、农业工程相关领域，研究河道地表水动力学特征与河床交互作用的问题中，泥沙颗粒的启动与沉降、床面冲淤变化等都会对河床床面形态产生影响。采用室内水槽试验通常是分析这类问题的最直观也是极为有效的方法。对不同时刻水槽内沙面微地形的测量可以量化水沙运动对冲淤的影响，但是，对水槽内沙面地形的测量与重构往往是该类试验的难点，所采用的测量方法和手段精准度也直接影响着结果分析的可靠性。一般而言，由于水流条件限制与模型尺寸局限，室内水槽内沙面形态的变化幅度相比真实河流河床床面形态的变化幅度要小，甚至在沙面局部，冲淤变化量十分微小。早期的钢尺逐点测量再勾勒方法显然精度不够且工作量较大；遥感遥测系统则由于分辨率不够而仅适用于大尺度的地形测量，且成本较高；图像成像法则过度依赖于成像光照环境、镜头分辨率及后期的数字处理，因此，室内沙面地形需要寻求便捷经济，对测试环境依赖程度较低的自动测量手段。并且，对微地形变化的刻画要有足够的测量精度。因此，需要一种室内沙面地形测量装置以解决上述问题。
发明内容
发明目的:本发明针对现有技术中室内水槽内沙面地形量测的缺陷，提供一种可对微地形变化进行精细测量的室内水沙模型试验微地形量测装置。技术方案:为解决上述技术问题，本发明的室内水沙模型试验微地形量测装置采用如下技术方案:一种室内水沙模型试验微地形量测装置，包括转向角控制装置、第一指针、第二指针、圆形电阻丝、直流电源、第一激光测距器和第二激光测距器，所述转向角控制装置包括电动机、减速齿轮、轴向杆和轴向外管，所述轴向杆的一端通过所述减速齿轮连接所述电动机的输出轴，所述轴向外管套在所述轴向杆上，所述轴向杆相对所述轴向外管旋转，所述轴向外管上设置有第一槽口和第二槽口，所述第一指针和所述第二指针分别连接所述直流电源的两极，所述第一指针的一端通过所述第一槽口固定连接所述轴向杆，所述第一指针和所述轴向杆之间设置有绝缘层，所述第一指针的另一端连接所述圆形电阻丝，所述第二指针的一端固定连接所述轴向外管并设置在所述第一槽口的一侧，所述第二指针与所述轴向外管之间设置有绝缘层，所述第二指针的另一端连接所述圆形电阻丝，所述圆形电阻丝上设置有开口，所述圆形电阻丝所在平面垂直于所述轴向杆，所述圆形电阻丝与所述轴向外管固定连接，所述直流电源、第一指针、第二指针和圆形电阻丝形成闭合回路；所述第一激光测距器通过所述第二槽口固定连接所述轴向杆，所述第二激光测距器固定连接所述轴向外管并设置在所述第二槽口的一侧。
更进一步的，还包括基础电阻，所述直流电源、第一指针、第二指针和圆形电阻丝形成的闭合回路中串联所述基础电阻。更进一步的，所述圆形电阻丝为四分之一圆弧电阻丝。更进一步的，所述第一激光测距器和第二激光测距器之间的夹角与所述第一指针和第二指针之间的夹角相等。更进一步的，所述轴向杆和轴向外管之间设置有固态润滑剂。更进一步的，还包括数据处理分析装置，所述数据处理分析装置包括数据采集装置和数据处理装置，所述数据采集装置采集所述第一指针和第二指针与所述圆形电阻丝的两个接触点之间的电压值、所述第一激光测距器输出的电压值和所述第二激光测距器输出的电压值；所述数据处理装置将所述第一指针和第二指针与所述圆形电阻丝的两个接触点之间的电压值转换为所述第一指针和第二指针之间的夹角，利用所述第一指针和第二指针之间的夹角得到所述第一激光测距器和第二激光测距器之间的夹角，所述数据处理装置将所述第一激光测距器输出的电压值和所述第二激光测距器输出的电压值转化为发射端到激光投射点间的空间距离值。本发明装置中的数据采集分析装置，可实现对采集的数据进行有效运算和处理，通过计算机程序进行地形数字化重构，获得三维的空间数据。更进一步的，所述数据采集装置为巡检仪。更进一步的，所述第一指针和第二指针之间的夹角e通过下式计算得到:
权利要求
1.一种室内水沙模型试验微地形量测装置，其特征在于，包括转向角控制装置、第一指针(71)、第二指针(72)、圆形电阻丝(8)、直流电源(10)、第一激光测距器(91)和第二激光测距器(92)，所述转向角控制装置包括电动机(I)、减速齿轮(2)、轴向杆(3)和轴向外管(4 )，所述轴向杆(3 )的一端通过所述减速齿轮(2 )连接所述电动机(I)的输出轴，所述轴向外管(4)套在所述轴向杆(3)上，所述轴向杆(3)相对所述轴向外管(4)旋转，所述轴向外管(4)上设置有第一槽口(12)和第二槽口(13)，所述第一指针(71)和所述第二指针(72)分别连接所述直流电源(10)的两极，所述第一指针(71)的一端通过所述第一槽口(12)固定连接所述轴向杆(3)，所述第一指针(71)和所述轴向杆(3)之间设置有绝缘层，所述第一指针(71)的另一端连接所述圆形电阻丝(8)，所述第二指针(72)的一端固定连接所述轴向外管(4)并设置在所述第一槽口(12)的一侧，所述第二指针(72)与所述轴向外管(4)之间设置有绝缘层，所述第二指针(72)的另一端连接所述圆形电阻丝(8)，所述圆形电阻丝(8)上设置有开口，所述圆形电阻丝(8)所在平面垂直于所述轴向杆(3)，所述圆形电阻丝(8)与所述轴向外管(4)固定连接，所述直流电源(10)、第一指针(71)、第二指针(72)和圆形电阻丝(8)形成闭合回路；所述第一激光测距器(91)通过所述第二槽口(13)固定连接所述轴向杆(3)，所述第二激光测距器(92)固定连接所述轴向外管(4)并设置在所述第二槽口(13)的一侧。
2.如权利要求1所述的室内水沙模型试验微地形量测装置，其特征在于，还包括基础电阻(11)，所述直流电源(10)、第一指针(71)、第二指针(72)和圆形电阻丝(8)形成的闭合回路中串联所述基础电阻(11)。
3.如权利要求1所述的室内水沙模型试验微地形量测装置，其特征在于，所述圆形电阻丝(8)为四分之一圆弧电阻丝。
4.如权利要求1所述的室内水沙模型试验微地形量测装置，其特征在于，所述第一激光测距器(91)和第 二激光测距器(92)之间的夹角与所述第一指针(71)和第二指针(72)之间的夹角相等。
5.如权利要求1所述的室内水沙模型试验微地形量测装置，其特征在于，所述轴向杆(3)和轴向外管(4)之间设置有固态润滑剂。
6.如权利要求1所述的室内水沙模型试验微地形量测装置，其特征在于，还包括数据处理分析装置，所述数据处理分析装置包括数据采集装置和数据处理装置，所述数据采集装置采集所述第一指针(71)和第二指针(72)与所述圆形电阻丝(8)的两个接触点之间的电压值、所述第一激光测距器(91)输出的电压值和所述第二激光测距器(92)输出的电压值；所述数据处理装置将所述第一指针(71)和第二指针(72)与所述圆形电阻丝(8)的两个接触点之间的电压值转换为所述第一指针(71)和第二指针(72)之间的夹角，利用所述第一指针(71)和第二指针(72)之间的夹角得到所述第一激光测距器(91)和第二激光测距器(92)之间的夹角，所述数据处理装置将所述第一激光测距器(91)输出的电压值和所述第二激光测距器(92)输出的电压值转化为发射端到激光投射点间的空间距离值。
7.如权利要求1所述的室内水沙模型试验微地形量测装置，其特征在于，所述数据采集装置为巡检仪。
8.如权利要求2所述的室内水沙模型试验微地形量测装置，其特征在于，所述第一指针(71)和第二指针(72)之间的夹角0通过下式计算得到:
全文摘要
本发明公开了一种室内水沙模型试验微地形量测装置，包括转向角控制装置、第一指针、第二指针、圆形电阻丝、直流电源、第一激光测距器和第二激光测距器，所述转向角控制装置包括电动机、减速齿轮、轴向杆和轴向外管。本发明将待测沙面空间点坐标与安置在转向角控制装置内的第一指针和第二指针与圆形电阻丝之间的电压值有效地联系起来，通过圆形电阻丝在双指针间分配的电压值获得指针夹角，进而获得空间点坐标值。避免了传统钢尺测量地形时所需进行的人工逐点测量坐标工作，大大降低试验人员的工作强度。本发明装置可以根据试验水槽的大小尺寸，调节转向角控制装置的安装高度，满足多种尺度的地形测量，适用性强。
文档编号G01B7/34GK103162615SQ20131011728
公开日2013年6月19日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者陈孝兵, 赵坚, 沈振中, 王伟, 陈斌, 李英玉, 周贝 申请人:河海大学