一种便于调节的可观测高浓度的泥沙沉降实验系统

1.本实用新型涉及水库、河口的粘性细颗粒泥沙絮凝机理研究技术领域，具体是一种便于调节的可观测高浓度的泥沙沉降实验系统。


背景技术：

2.粘性细颗粒泥沙的絮凝会导致水库泥沙淤积、港口河道演变、阻碍航行，改变水体中污染物的迁移转化从而影响生态环境泥沙絮凝机理的清晰认识对河湖海岸保护、航道疏浚、悬移质泥沙沉降输移和污染物迁移的研究具有重要意义。
3.现有的絮凝沉降实验系统主要通过振动格栅产生水流紊动促使粘性细颗粒泥沙絮凝，然后采用高倍摄像机进行絮团观测，利用后处理程序提取絮团特征粒径、面积、周长以及沉速，从而分析絮团的分形特征、絮团有效密度等，利用该种方法可以实现絮团的原位观测，避免破坏絮团。但是该种装置也存在以下两方面的不足：一是由于光线在水体和有机玻璃中发生折射使得调整光线与摄像机镜头的位置关系困难；二是由于光的弱穿透性，在高泥沙浓度水体中光线不能有效穿过水体达到摄像平面，从而影响絮团的拍摄，难以准确获取絮团信息。因此实现高浓度水体的絮凝观测有必要设计一种便于调节的、可实现高浓度水体絮凝观测的实验装置。


技术实现要素：

4.为了克服上述实验装置的不足，提供了一种便于调节的可测量高浓度水体的絮凝沉降实验装置，可实现根据量测点及浓度要求快速的对光源及相机位置进行调节。
5.一种便于调节的可观测高浓度的泥沙沉降实验系统，包括振动格栅沉降系统、采样控制系统、相机光源支撑系统，所述振动格栅沉降系统包括有机玻璃沉降筒、设于有机玻璃沉降筒的振动格栅及驱动振动格栅摆动的振动装置，所述采样控制系统包括位于有机玻璃沉降筒相对侧壁的高倍摄像机和光源、与高倍摄像机连接的工作电脑，所述相机光源支撑系统包括固定连接高倍摄像机和光源和横向伸缩连接杆、与横向伸缩连接杆连接的纵向可伸缩支撑杆、与纵向可伸缩支撑杆连接的水准仪。
6.进一步的，还包括标定尺控制系统，所述标定尺控制系统包括设于有机玻璃沉降筒的标定尺及驱动标定尺在在机玻璃沉降筒各个位置停留的标定尺十字滑动台。
7.进一步的，所述标定尺十字滑动台包括前后滑动支架和左右滑动支架，左右滑动支架上设有三个滑动支架连接部，左右滑动支架的两端分别通过滑动支架连接部与前后滑动支架连接，中间的滑动支架连接部设有标定尺锁紧扣，标定尺锁紧扣用于标定尺的拆卸与安装；前后滑动支架的底部设有旋转前后滑动支架旋钮，用于控制标定尺前后移动，左右滑动支架的端部设有左右滑动支架旋钮，用于控制标定尺左右移动。
8.进一步的，高倍摄像机和光源分别通过相机支座和灯光支座连接在横向伸缩连接杆上，横向伸缩连接杆与纵向可伸缩支撑杆通过支撑平台连接。
9.进一步的，所述的灯光支座与相机支座通过螺纹连接的方式固定连接在横向伸缩
连接杆上。
10.进一步的，所述横向伸缩连接杆以固定铰接的方式连接在支撑平台上，支撑平台通过球铰接的方式拧在纵向可伸缩支撑杆上面。
11.进一步的，所述高倍摄像机具有高清摄像镜头，高清摄像镜头通过近摄皮腔与高倍摄像机连接。
12.进一步的，所述振动装置包括驱动杆、步进电机，振动格栅通过驱动杆连接在步进电机上，通过步进电机旋转引起振动格栅前后摆动产生各向同性紊流。
13.进一步的，所述光源采用强光手电。
14.进一步的，所述强光手电可实现蓝、白、黄、橙四种颜色变化，并且可以实现光线焦距的放大缩小。
15.本实用新型通过相机光源支撑系统可实现高倍摄像机和光源保持同一水平和两者之间距离可调节，可以方便快速的调节高倍摄像机和光源的位置，实现不同浓度水体测量。
附图说明
16.图1为本实用新型一种便于调节可观测高浓度的泥沙沉降实验系统的结构示意图；
17.图2为本实用新型中振动格栅的结构示意图；
18.图3为本实用新型中标定尺十字滑动台的结构示意图；
19.图4(a)为本实用新型中可伸缩支撑杆的结构示意图，图4(b)为本实用新型可伸缩支撑杆中可伸缩支撑杆内杆的结构示意图。
20.图中附图标记分述如下：1—有机玻璃沉降筒；2—标定尺十字滑动台；3—标定尺；4—高清摄像镜头；5—近摄皮腔；6—高倍摄像机；7—工作电脑；8—光源；9—灯光支座；10—横向伸缩连接杆；11—支撑平台；12—可伸缩支撑杆；13—水准仪；14—相机支座；15—振动格栅；16—步进电机；17—电机驱动杆；18—有机玻璃；2-1—前后滑动支架；2-2—前后滑动支架旋钮；2-3—左右滑动支架旋钮；2-4—标定尺锁紧扣；2-5—左右滑动支架；2-6—滑动支架连接部；10-1—伸缩部；12-1—伸缩杆旋钮；12-2—可伸缩支撑杆内杆；12—3可伸缩支撑杆外杆。
具体实施方式
21.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.请参考图1，本实用新型实施例提供一种便于调节可观测高浓度的泥沙沉降实验系统，包括振动格栅沉降系统、采样控制系统、相机光源支撑系统，所述振动格栅沉降系统包括有机玻璃沉降筒1、设于有机玻璃沉降筒1的振动格栅15及驱动振动格栅15摆动的振动装置，所述采样控制系统包括位于有机玻璃沉降筒1相对侧壁的高倍摄像机6和光源8、与高
倍摄像机6连接的工作电脑7，所述相机光源支撑系统包括固定连接高倍摄像机6和光源8和横向伸缩连接杆10、与横向伸缩连接杆10连接的纵向可伸缩支撑杆12、与纵向可伸缩支撑杆12连接的水准仪13。
23.如图2所示，振动格栅15设于有机玻璃沉降筒1中，所述振动装置包括驱动杆17、步进电机16，振动格栅15通过驱动杆17连接在步进电机16上，通过步进电机16旋转引起振动格栅15前后摆动产生各向同性紊流。
24.如图1所示，高倍摄像机6通过数据传输线与工作电脑7相连接，实现采样。所述工作电脑7中的采样软件调节采样频率及曝光时间，获取一系列高清图片，然后通过后处理程序获取准确的絮团参数。
25.高倍摄像机6和光源8分别通过相机支座14和灯光支座9连接在横向伸缩连接杆10上，高倍摄像机6和光源8位于有机玻璃沉降筒1相对的侧壁。横向伸缩连接杆10与纵向可伸缩支撑杆12通过支撑平台11连接，实现高倍摄像机6与光源8处于同一水平高度且距离可调，纵向可伸缩支撑杆12连接水准仪13后平放在地面。所述的高清摄像镜头4通过近摄皮腔5与高倍摄像机6连接，使其与显微镜原理一致，通过调节近摄皮腔5的长短可以实现像距增大或者缩小，达到放大颗粒目的。
26.所述的灯光支座9与相机支座14通过螺纹连接的方式固定连接在横向伸缩连接杆10上。所述的灯光支座9下部采用球铰接方式，通过球铰接可以实现上下左右前后角度偏移，并且球铰接制作过程中应该设定好旋转程度与角度的对应关系。所述相机支座14为一种精密的十字平台，该十字平台上有水准气泡实现相机调平，并且该十字平台支座有准确刻度，保证相机前后左右移动距离可调。相机基座14与光源基座9分别连接横向伸缩连接杆10，使得高倍摄像机6和光源8之间的距离可调节，并且横向伸缩连接杆10在水体外部不对水体产生干扰。根据浓度选择距离，高浓度保证光源8与高倍摄像机6的距离近，低浓度则保证光源8与高倍摄像机6距离远。
27.本实用新型还可包括标定尺控制系统，所述标定尺控制系统包括设于有机玻璃沉降筒1的标定尺3及驱动标定尺3在在机玻璃沉降筒1各个位置停留的标定尺十字滑动台2。
28.如图3所示，所述标定尺十字滑动台2包括前后滑动支架2-1和左右滑动支架2-5，前后滑动支架2-1和左右滑动支架2-5均为刚性螺纹杆，上设有精确刻度，以便于知晓相机拍摄界面位于水体中位置，还能保证标定过程中标定尺3固定不晃动和距离微调节。左右滑动支架2-5上设有三个滑动支架连接部2-6，滑动支架连接部2-6原理同螺帽与螺丝杆连接。左右滑动支架2-5的两端分别通过滑动支架连接部2-6与前后滑动支架2-1连接，中间的滑动支架连接部2-6设有标定尺锁紧扣2-4，标定尺锁紧扣2-4用于标定尺3的拆卸与安装，防止实验过程中标定尺3影响格振动格栅15的摆动。前后滑动支架2-1的底部设有旋转前后滑动支架旋钮2-2，用于控制标定尺3前后移动，左右滑动支架2-5的端部设有左右滑动支架旋钮2-3，用于控制标定尺3左右移动。通过标定尺十字滑动台2控制标定尺3微移动，并实现标定拍摄过程标定尺3不晃动，以及定位高倍摄像机6的拍摄界面和拍摄尺寸标定。
29.所述的横向伸缩连接杆10采用刚性材质，每两根伸缩杆之间在伸缩部10-1处采用螺纹连接，每根伸缩杆可以拆卸，需要将相机或者光源延伸到远距离时将伸缩杆螺纹拧在固定伸缩杆上面，实现光源与相机横向位置可调。
30.所述的横向伸缩连接杆10以固定铰接的方式连接在支撑平台11上，支撑平台11通
过球铰接的方式拧在纵向可伸缩支撑杆12上面。支撑平台11包含有水准气泡，可以实现相机与光源同时调平。
31.所述的纵向可伸缩支撑杆12采用螺纹连接或者插接的方式连接在支撑平台11上实现测点高度可调。所述的纵向可伸缩支撑杆12下部安装水准仪13，以保证三角架能够保持水平状态。
32.请参阅图4(a)及图4(b)，所述纵向可伸缩支撑杆12包括可伸缩支撑杆外杆12-3与滑动设于可伸缩支撑杆外杆12-3内的可伸缩支撑杆内杆12-2，可伸缩支撑杆内杆12-2与可伸缩支撑杆外杆12-3为滑槽连接，便于可伸缩支撑杆内杆12-2的升降，实现高度调节。可伸缩支撑杆外杆12-3与可伸缩支撑杆外杆12-3中穿设有伸缩杆旋钮12-1，所述的可伸缩支撑杆内杆12-2高度升降由伸缩杆旋钮12-1调节。可伸缩支撑杆内杆12-2一侧为齿轮结构，旋转伸缩杆旋钮12-1向外拔出即可实现伸缩杆上升或下降，向内扣下则锁紧可伸缩支撑杆内杆12-2，实现测点高度可调。
33.所述的光源8可采用可变焦、变色的强光手电，可以实现蓝、白、黄、橙四种颜色变化，并且可以实现光线焦距的放大缩小。当水体浓度高时使用穿透性强的蓝光，以及调整光线聚焦最小。浓度低时则调大聚焦，选择穿透性弱的光，避免相机补光过量影响图像采集。
34.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。