[发明专利]一种活体蓝鲨胸鳍弹性模量的测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种活体蓝鲨胸鳍弹性模量的测量装置及方法，所述装置包括用于固定夹紧蓝鲨的夹具系统和用于测量蓝鲨胸鳍弹性模量的测量系统。所述方法包括如下步骤：1)水槽中的水通过水管导入到水箱内，直至水箱中的水位到达水箱的开口位置；2)通过夹具将待测量的蓝鲨固定到工作台上，然后移动夹具使得蓝鲨的头部通过开口进入水箱内；3)启动液位传感器检测水箱内的水位，若检测传感器检测到的水位不足设定最小值，液位传感器控制水泵启动，通过水泵继续向水箱中注水；若液位传感器超过设定最大值，液位传感器控制水泵关闭；4)在蓝鲨胸鳍上选取若干测量点，测量相关数据；5)根据公式计算出蓝鲨胸鳍的弹性模量。

技术领域

本发明涉及柔性材料物理特性测量领域，具体地说，特别涉及到一种活体蓝鲨胸鳍弹性模量的测量装置及方法。

背景技术

海洋中存在着洋流等多种能量形式，各种海洋鱼类经过千百万年进化具备了适应这一环境的功能结构，以蓝鲨为代表的鲨鱼已经在地球上生存了上亿年，其具有游动姿态稳定、效率高、巡游距离长的特点。当前，人类对于水下航行装备的研究进入了新的阶段，自主式水下航行器(Autonomous underwatervehicle,AUV)在水下探测等领域已获得众多应用，处于海洋强国间竞争的最前。目前AUV不足点之一在于能耗效率不高，水动力性能还处于较低水平，对相关海洋生物进行仿生将有助于这一问题的解决。就整个海洋生物群体来说，鲨鱼与AUV处于相近的结构和尺寸范围内。蓝鲨的高效运动模式与其身体整体结构和功能模块组成密不可分，从仿生学的角度当前还无法做到全面模拟。蓝鲨胸鳍在游动过程中起到平衡和稳定的重要作用AUV中也有相应结构体。胸鳍能够高效的完成工作，除了外形以外，其弹性的表面特性、水流中恰当的收缩及弯曲等是关键，为了将蓝鲨胸鳍的物理特性应用于AUV的开发研究，测量出蓝鲨肌肉的弹性模量就显得尤为重要。

目前测量鱼体肌肉弹性模量的方法都是将鱼体解剖，然后通过物理方法测得弹性模量，但是活鱼肌肉的弹性和死鱼肌肉的弹性是有区别的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种活体蓝鲨胸鳍弹性模量的测量装置及方法，以解决上述问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种活体蓝鲨胸鳍弹性模量的测量装置，包括用于固定夹紧蓝鲨的夹具系统和用于测量蓝鲨胸鳍弹性模量的测量系统；

所述夹具系统包括工作台，在所述工作台上设有滑槽，滑槽上安装有若干可沿所述滑槽移动的夹具，在所述工作台的一侧设有水槽，所述水槽内安装有水箱、水泵和水管，所述水泵与水管连通，水管的两端分别连通水槽和水箱，用于将所述水槽中的水导入水箱中，在水箱上设有用于通过蓝鲨头部的开口；

所述测量系统包括第一平板、第二平板、顶针、弹簧和位移变化量显示器；所述第一平板和第二平板通过弹簧弹性连接，在第二平板的顶面设有位移变化量显示器，所述位移变化量显示器连接有顶针，所述顶针依次贯穿第一平板和第二平板。

进一步的，所述水箱内安装有液位传感器，液位传感器的信号输出端与水泵的控制端连接。

进一步的，所述夹具包括可移动基板、左限位夹板和右限位夹板，所述可移动基板活动安装于滑槽内，且沿滑槽前后移动；在可移动基板上设有调整槽，左限位夹板和右限位夹板的底部活动安装于调整槽内，且可沿调整槽左右移动。

一种活体蓝鲨胸鳍弹性模量的测量方法，包括如下步骤：

1)启动水泵，将所述水槽中的水通过水管导入到水箱内，直至水箱中的水位到达水箱的开口位置；

2)通过夹具将待测量的蓝鲨固定到工作台上，然后移动夹具使得蓝鲨的头部通过开口进入水箱内；