[发明专利]基于多场耦合下的石窟围岩风化及壁画盐害模拟试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种石窟围岩风化与壁画盐害机理多场耦合模拟试验装置。该装置能够模拟文物保护地区高低温度、高低湿度、温湿度交变、日照、降雨、风雨组合、降雪及日照融雪各环境因子交织耦合的试验条件。

背景技术

环境模拟技术是各种自然环境的人工再现技术和在模拟环境下的试验技术的一门新的综合性工程技术，广泛应用于工业领域。目前，环境模拟技术进入了成熟和规范化阶段。不同的模拟环境适用不同的设备体系，通常有地面环境模拟设备、空中环境模拟设备和空间环境模拟设备。地面环境模拟设备主要有低温环境模拟、高温环境模拟、湿热环境模拟、太阳辐照环境模拟、砂尘环境模拟、雨环境模拟、浸渍环境模拟、酸性环境模拟、爆炸性大气环境模拟、积冰/冻雨环境模拟和霉菌环境模拟等设备。目前环境模拟设备和环境试验技术已经由单参数模拟发展到多参数模拟，从静态模拟前进到动态模拟。今后的发展方向是研发整机多参数综合动态环境模拟设备和进行多参数综合动态环境模拟试验及人机系统综合环境模拟试验。利用单一因素的环境模拟试验，如高温、低温、湿度、气压、沙尘、盐雾、淋雨、风、太阳辐射、空间环境等气候环境模拟试验以及静载、振动、冲击等力学环境模拟试验，易于找出单一环境因素对结构性能的影响规律。综合环境模拟是指两个以上环境参数同时作用的模拟试验，可以真实地模拟实验对象实际经受、同时发生的环境，产生综合的环境效应，增加试验的真实性和可靠性。该技术在科学研究中具有自然界无法实现的时间可控性、条件重复性和数据精确性等突出优点。多场耦合条件下的环境模拟技术是综合各自然环境的人工再现技术以及在模拟环境下工程试验的一门新技术，已经在解决环境模拟和环境试验的理论及实践中形成了独立的技术理论体系，具有时间可控性、条件重复性和数据精确性等突出优点，然而，该技术在文物保护的研究中还是一个空白。

由于文物保护的特殊性和现有实验方法在文物保护中应用的局限性，目前石窟围岩风化和壁画盐害机理的研究多采取单场或多场物理叠加的方式进行，导致病害机理揭示深度不够；同时大量取样进行室内研究以及很多可用于岩土原位测试的仪器和方法均无法在石窟保护中使用，只能通过一些无损测试和模拟试验的方法来研究石窟围岩风化和壁画盐害的发生、发展过程。

发明内容

本发明的目的旨在研发一种基于多场耦合下的石窟围岩风化及壁画盐害模拟试验装置，打造我国首个不可移动文物领域的模拟实验室、保护材料综合评估实验室。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种基于多场耦合下的石窟围岩风化及壁画盐害模拟试验装置，包括夏季仓1、风雨仓2、冬季仓3和一个控制系统，其特征是夏季仓1、风雨仓2和冬季仓3仓体依次相连，仓体都由保温板4搭成，夏季仓1和风雨仓2之间，风雨仓2和冬季仓3之间各有一扇隔热密闭大门5，仓体地面铺设导轨6，试验件8放置在移动平台7上沿着导轨6在各仓间移动；夏季仓1内设有一套控制仓内温度和湿度的空调装置9和一套可以调整位置、角度和日照强度的全光谱日照模拟装置11；风雨仓2内设有一套控制仓内温度的空调装置10，一套可控制降雨量的局部降雨装置13，一套可控制风速的吹风模拟装置14；冬季仓内置有一套控制仓内温度和湿度的空调装置9，一套可控制降雪量的局部降雪装置16，一套可以调整位置的全光谱日照模拟装置17；控制系统分别与夏季仓1内的控制仓内温度和湿度的空调装置9和调整位置、角度和日照强度的全光谱日照模拟装置11连接；与风雨仓2内控制仓内温度的空调装置10、控制降雨量的局部降雨装置13、控制风速的吹风模拟装置14连接；与冬季仓3内控制仓内温度和湿度的空调装置9，控制降雪量的局部降雪装置16和调整位置的全光谱日照模拟装置17连接；可依据时间变化，连续模拟一天早午晚，温度、湿度、日照强度、降雨量、风速和降雪量的交替变化。

上述夏季仓和冬季仓的空调装置9内至少有一套热量可调的加热装置、一套冷量可调的制冷装置、一套加湿量可调的加湿装置和一套除湿量可调的除湿装置。

上述风雨仓2的空调装置10内至少有一套热量可调的加热装置、一套冷量可调的制冷装置。

本发明的优点和产生的有益效果是：

通过研究不可移动文物的环境模拟、试验设计、耦合环境的实现以及特种设备仪器的应用等关键技术，提出多场耦合实验室的建设方案，合理确定实验室的布局、功能、技术性能指标，探讨人工气候环境实验室设备、仪器的优化配置，为敦煌石窟围岩风化和壁画盐害机理研究乃至全国石窟与壁画保护研究提供高技术环境仿真试验平台。

附图说明