一种用于观测微型水生生物对涡旋扰动耐受程度的实验装置的制作方法

本实用新型属于用于观测微型水生生物的实验装置领域，特别涉及该领域中的一种用于观测微型水生生物对涡旋扰动耐受程度的实验装置。

背景技术：

微型水生生物（特别是海水中的微生物）的生存水体以湍流为主，而湍流又可以分解成不同尺度的涡旋结构随时空的变化，所以研究湍流对微型水生生物的影响可以通过观测微型水生生物在涡度不同的涡旋结构下的生活和生态来进行。

现有技术中模拟涡旋结构的实验装置尺寸大，结构复杂，涡旋结构涡度的可控性较差，且缺少通光窗口难以对其内部进行观测，不适于装入微型水生生物并观测其生活状态；此外现有实验装置模拟产生涡旋结构的方式要么是直接将网格置入实验装置内上下前后往复移动，要么是引入实验装置外的水流构成内外水流循环，这都会破坏实验装置内微型水生生物的生态环境，影响观测效果。受以上因素的制约，现有技术中缺少适于观测微型水生生物在涡旋扰动下生活状态的实验装置。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种用于观测微型水生生物对涡旋扰动耐受程度的实验装置。

本实用新型采用如下技术方案：

一种用于观测微型水生生物对涡旋扰动耐受程度的实验装置，其改进之处在于，所述的装置包括带注水口的长方体水槽，该水槽的前壁和后壁均为透光材料，并且在前后壁之间设置竖向截面形状为V形的观测区域，在观测区域内放置磁力转子；在水槽外设置电机，电机与控制其转速的控制器电连接，电机的输出轴上固定安装磁力转盘，将磁力转盘贴近观测区域的前壁或后壁，在磁力的作用下可使观测区域内的磁力转子隔着水槽壁与磁力转盘吸附在一起。

进一步的，在水槽外与观测区域一侧相对的位置安装光源，与观测区域另一侧相对的位置则安装与显像装置电连接的CCD相机。

进一步的，所述水槽的顶部设置与外界相通的注水口。

进一步的，所述的水槽为比色皿。

进一步的，所述的透光材料为光学玻璃。

进一步的，所述水槽的外壁采用亚克力材料。

进一步的，在水槽、电机、光源和CCD相机的底部均安装有高度调节支架。

进一步的，所述的实验装置还包括一张丝孔板，各高度调节支架均通过与上述丝孔板上的丝孔相对应的螺栓固定安装在丝孔板上。

进一步的，磁力转盘贴近观测区域的位置在其前壁或后壁的上部。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所公开的实验装置，整体结构简单紧凑，无需对设置在水槽外的电机进行防水密封，利用磁力使水槽外的磁力转盘可以隔着水槽壁带动磁力转子旋转，磁力转子旋转可以明显扰动观测区域内的水体，从而在观测区域的水体内产生涡旋结构，将需要观测的微型水生生物，例如海水中的微生物放入水槽内，即可观测微型水生生物对涡旋扰动的耐受程度。在模拟形成涡旋结构的过程中，磁力转盘和磁力转子完全隔离，磁力转子的转动不会干扰微型水生生物的生态环境，水槽内外也没有水循环，从而保持了微型水生生物的生物活性，实现非干扰观测。

本实用新型所公开的实验装置，通过安装在观测区域两侧的光源和CCD相机，即可实现在显像装置上对观测区域内微型水生生物在涡旋扰动状态下活动的长时间实时观测与记录。

本实用新型所公开的实验装置，在水槽、电机、光源和CCD相机的底部均安装有高度调节支架，以便根据实验需要随时调整水槽高度以及磁力转盘、光源和CCD相机朝向观测区域的位置。各高度调节支架均固定安装在丝孔板上，既方便安装，又使整个实验装置更加牢固，防止实验过程中的晃动干扰观测。

本实用新型所公开的实验装置，如果不在水槽内设置观测区域，加入长方体水槽内的微型水生生物容易聚集在水槽的四角，这样不利于观测，而在水槽内设置观测区域后，由于观测区域的竖向截面形状为V形，可以使微型水生生物大多聚集在观测区域的中心。由于磁力转盘贴近观测区域的位置在其前壁或后壁的上部，加上水的粘性，可以在观测区域内产生多个涡旋结构，且各涡旋结构的涡度从上到下逐渐减小。

本实用新型所公开的实验方法，可以通过调整磁力转盘的转速，改变磁力转子对观测区域内水体的扰动大小，模拟产生大小有别，涡度可调可控的涡旋结构。

附图说明

图1是本实用新型实施例1所公开的实验装置各部件间的连接关系示意图；

图2是本实用新型实施例1所公开的水槽的结构示意图；

图3是本实用新型实施例1中磁力转盘和磁力转子吸附在一起的原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种用于观测微型水生生物对涡旋扰动耐受程度的实验装置，所述的装置包括带注水口的长方体水槽1，如图2所示，该水槽1的前壁和后壁均为透光材料，并且在前后壁之间设置竖向截面形状为V形的观测区域11，在观测区域11内放置磁力转子12；在水槽外设置电机2，电机2与控制其转速的控制器21电连接，电机2的输出轴上固定安装磁力转盘22，将磁力转盘22贴近观测区域11的前壁，在磁力的作用下可使观测区域内的磁力转子12隔着水槽前壁与磁力转盘22吸附在一起，磁力转盘22和磁力转子12吸附在一起的原理如图3所示。在本实施例中，观测区域11的前壁和后壁也是水槽1的前壁和后壁。

上述的注水口可以是专门的注水通道，但本实施例为方便起见，省去水槽顶盖使水槽顶部直接与外界相通成为注水口。上述的水槽可以由亚克力材料拼接组成，使水槽具有耐腐蚀性，适于容纳海水等具有腐蚀性的液体，也可以直接使用比色皿，价格低且调换方便。所述的透光材料还可以使用专门的光学玻璃以改善观测效果。观测区域的竖向截面形状为V形，从上到下宽度逐渐缩小，也可以影响各个涡旋结构的直径和涡度。

上述的电机可以选用微型GA12-N20直流减速电机，额定电压6V，转速50~500r/min。控制器选取HW-A-1020型调速器。控制器控制电机转速的原理是通过改变输出方波的占空比使负载上的平均电流功率从0-100%变化，利用脉宽调制(PWM)方式从而改变负载，控制电机转速。控制简单灵活，动态响应好，可根据实际需要及时对电机转速进行调节，电源的能量功率能得到充分利用、电路的效率高。

在水槽1外与观测区域11前壁相对的位置安装光源3，与观测区域11后壁相对的位置则安装与显像装置41电连接的CCD相机4。在水槽1、电机2、光源3和CCD相机4的底部均安装有高度调节支架5，通过安装在电机底部的高度调节支架可以上下调整安装在电机输出轴上的磁力转盘贴近观测区域的位置，在本实施例中，磁力转盘贴近观测区域的位置在其前壁的上部。所述的实验装置还包括一张丝孔板6，各高度调节支架5均通过与上述丝孔板上的丝孔相对应的螺栓固定安装在丝孔板6上。

本实施例还公开了一种用于观测微型水生生物对涡旋扰动耐受程度的实验方法，使用上述的装置，包括如下步骤：

（1）调整各个高度调节支架高度，使磁力转盘贴近观测区域前壁的上部，光源和CCD相机对准观测区域；

（2）向水槽的观测区域内注水并加入微型水生生物；

（3）启动电机使磁力转盘转动，磁力转盘通过磁力带动观测区域内的磁力转子隔着水槽前壁与其同步转动；

（4）磁力转子的转动使观测区域的水体产生从上到下涡度逐渐减弱的涡旋结构，调整电机转速可以改变磁力转子的转速以调整涡旋结构的涡度；

（5）启动光源及CCD相机，即可在显像装置上显示微型水生生物在涡旋扰动下的活动，以便观测微型水生生物对涡旋扰动的耐受程度。