一种用于PIV实验避免反光的挡板装置的制作方法

本发明涉及一种用于粒子图像测速(particleimagevelocimetry，简称piv)实验避免反光的挡板装置，属于宏观piv实验的技术领域。

背景技术：

piv技术作为一种全新的无干扰、瞬态、无接触式、全场速度测量方法，在流体力学及空气动力学研究领域具有极高的学术意义和实用价值。其原理是以散布在流场中的均匀示踪粒子速度代表其所在流场内相应位置处流体的运动速度，激光片光照射流场中的一个测试平面，ccd相机与测试平面垂直，利用示踪粒子对光的散射作用，记录两次脉冲激光曝光时粒子的位置，采用图像分析技术得到粒子位移的大小和方向，由粒子位移及曝光的时间间隔便可得到流场中各点的速度矢量。

为获得准确的流体流动特性，必须要保证粒子图像的清晰度，同时要避免拍摄画面内的反光问题。由于反光问题不仅会影响粒子图像的处理结果，而且会烧坏相机，从而使实验成本变高、周期变长。所以解决piv实验中的反光问题是至关重要的。针对以上piv实验研究的需求及局限性，本发明提出了一种用于piv实验避免反光的挡板装置，可以根据不同拍摄画面来调整其形状，同时能够调节其高度及左右位置，在避免反光的同时保护了相机的安全，保证了piv实验的顺利开展，节省了成本及时间。

技术实现要素：

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种用于piv实验避免反光的挡板装置，该装置可以同时实现两种功能，根据拍摄画面的能够自由调节挡板的高度和宽度、可替换不同的形状。在进行宏观piv实验时，比如水及空气湍流近壁面流场的拍摄和主动脉瓣血流流动的拍摄等，由于通道的材料及其水平位置不齐，从而造成反光的问题，当反光严重时，易将ccd相机烧毁。因此，本发明给出一种避免反光的挡板装置，本装置成本低，使用范围广，具有较高的科研应用价值。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于piv实验避免反光的挡板装置，该装置包括底座(1)、支架(2)、挡板(3)、固定孔(4)、拍摄孔(5)、调节平衡旋钮(6)、滑槽(7)、滑动底座(8)、螺栓(9)、水平仪(10)和固定夹(11)等部分。

支架(2)与底座(1)通过滑槽(7)相连；挡板(3)用固定夹(11)固定在支架(2)的固定孔(4)上，挡板(3)的中间设有拍摄孔(5)，其中拍摄孔(5)能够根据拍摄平面来调整其形状及位置。支架(2)为空心的套管结构，能够随时调节高度，支架(2)通过螺钉固定高度位置。支架(2)的底部通过螺纹连接有圆柱滑动底座(8)，滑动底座(8)位于底座(1)中间的滑槽(7)内，能够调整两个支架(2)的距离，用螺栓(9)来紧固支架(2)的位置。在使用本装置前后，在滑槽(7)内涂一层润滑油，既便于支架(2)的水平移动，又避免了支架(2)长时间存放的生锈现象。底座(1)的底部设有调节平衡旋钮(6)。底座(1)上安装有水平仪(10)。

为了保证平台的稳定性和水平性，底板(1)采用黑色不反光金属材料，并且在底板上方配有水平仪(10)检查本装置是否水平，依靠调节平衡旋钮(6)以调整本装置与piv测量平台保持水平状态。为避免本装置可能引起的反光问题，本装置采用的材料全部为黑色不反光材料，其中底板(1)、支架(2)和固定夹(11)均为黑色金属材料。挡板(3)为黑色哑光的可裁剪的非金属材料或者使用可裁剪的黑色硬纸片来代替，这样既降低了成本，又实现了控制多种形状的便捷性。

拍摄孔(5)的形状为圆形、矩形或者多边形结构。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

1、本发明新颖之处在于设计了一种piv实验中避免反光的装置，避免了强光斑对测量结果的干扰，同时避免了ccd相机受到损伤，解决了以往piv实验难以解决的反光问题。

2、本发明根据实验需求能够自由调节挡板的位置，自由更换不同拍摄孔的形状，同时具有随时调节与实验平台平衡的功能。本装置设计合理、结构简单、便于加工和安装，具有操作便捷、高效的特点。

3、本发明能够应用于多领域宏观piv系统的测量实验，具有应用广泛、成本低、占用空间小的优点。

附图说明

图1是本发明整体的挡板装置示意图。

图2是本发明的主视图。

图3是本发明的俯视图。

图4是本发明固定夹示意图。

图5为本发明的挡板不同形状拍摄孔的示意图。

图中：1.底板，2.支架，3.挡板，4.固定孔，5.拍摄孔，6.调节平衡旋钮，7.滑槽，8.滑动底座，9.螺栓，10.水平仪，11.固定夹，12.螺纹孔。

具体实施方式

下面结合结构附图和实施例对本发明进行详细说明。

如图1-5所示，本发明采用的技术方案为一种用于piv实验避免反光的挡板装置，该装置的实施过程如下，

a)为避免本装置反光，本装置使用的材料全部为黑色哑光材料，其中底板(1)、支架(2)和固定夹(11)都为黑色金属材料。挡板(3)为黑色哑光的可裁剪的非金属材料或者使用可裁剪的黑色硬纸片来代替，这样既降低了成本，又实现了控制多种形状的便捷性。

b)为了保证平台的稳定性和水平性，底板(1)上方配有水平仪(10)检查本装置是否水平，依靠四个调节平衡旋钮(6)的相对平衡位置来调整本装置与piv测量平台的水平状态。

c)支架(2)为空心的套管结构，与底座(1)通过滑槽(7)相连，可以随时调节高度，用螺钉来固定其高度位置。可通过滑槽(7)来调整两个支架的距离，用螺栓(9)来紧固支架的位置。

d)在使用本装置前后，需在滑槽(7)内涂一层润滑油，既便于支架的水平移动，又避免了其长时间存放的生锈现象。

e)挡板(3)用固定夹(10)固定在支架(2)上，其中拍摄孔(5)根据拍摄平面来调整其形状及位置，实现多领域的piv实验测量流场特性。拍摄孔(5)的形状为圆形、矩形或者多边形结构。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于piv实验避免反光的挡板装置，其特征在于：该装置包括底座(1)、支架(2)、挡板(3)、固定孔(4)、拍摄孔(5)、调节平衡旋钮(6)、滑槽(7)、滑动底座(8)、螺栓(9)、水平仪(10)和固定夹(11)；

支架(2)与底座(1)通过滑槽(7)相连；挡板(3)用固定夹(11)固定在支架(2)的固定孔(4)上，挡板(3)的中间设有拍摄孔(5)，其中拍摄孔(5)能够根据拍摄平面来调整其形状及位置；支架(2)为空心的套管结构，能够随时调节高度，支架(2)通过螺钉固定高度位置；支架(2)的底部通过螺纹连接有圆柱滑动底座(8)，滑动底座(8)位于底座(1)中间的滑槽(7)内，能够调整两个支架(2)的距离，用螺栓(9)来紧固支架(2)的位置；底座(1)的底部设有调节平衡旋钮(6)；底座(1)上安装有水平仪(10)。

2.根据权利要求1所述的一种用于piv实验避免反光的挡板装置，其特征在于：在使用本装置前后，在滑槽(7)内涂一层润滑油，既便于支架(2)的水平移动，避免支架(2)长时间存放的生锈。

3.根据权利要求1所述的一种用于piv实验避免反光的挡板装置，其特征在于：本装置所有的部件均为黑色哑光材料，其中底座(1)、支架(2)和固定夹(11)都为黑色金属材料。

4.根据权利要求1所述的一种用于piv实验避免反光的挡板装置，其特征在于：支架(2)为空心的套管结构，用螺钉来固定其高度位置。

5.根据权利要求1所述的一种用于piv实验避免反光的挡板装置，其特征在于：挡板(3)为黑色哑光的可裁剪的非金属材料或者使用可裁剪的黑色硬纸片来代替。

6.根据权利要求1所述的一种用于piv实验避免反光的挡板装置，其特征在于：拍摄孔(5)的形状为圆形、矩形或者多边形结构。

技术总结
本发明公开了一种用于PIV实验避免反光的挡板装，该装置是一种用于粒子图像测速实验避免反光的挡板装置，属于宏观PIV实验的技术领域。该装置包括底座部分、支架部分和拍摄挡板部分组成。支架与底座相连，并通过滑槽来调整两个支架的距离，用螺栓来紧固支架的位置；另外支架为空心的套管结构，可以随时调节高度；拍摄挡板部分用固定夹固定在支架上，其中拍摄孔可根据拍摄平面来调整其形状及位置。该装置可以实现不同位置及形状的PIV拍摄，避免了反光问题对实验结果的影响，同时保护了相机的安全，保证了PIV实验的顺利开展，节省了时间成本。

技术研发人员：刘赵淼;田琦;李梦麒;逄燕
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2019.08.28
技术公布日：2019.11.15