[发明专利]一种水槽试验中漂石二维运动轨迹的量测设备及量测方法

说明书

本发明涉及一种水槽试验中漂石二维运动轨迹的量测设备及量测方法，在漂石模型中埋入热源发射装置，进行水槽试验时，漂石模型在模型槽的水槽内沿水槽下落；将热源接收装置布置于模型槽附件，用于探测热源发射装置发出的热量；数据获取装置获取热源接收装置形成的探测数据，基于探测数据即可分析获得漂石模型在模型槽内的二维运动轨迹。本发明的实施，能够准确量测漂石的二维运动轨迹，且原理清晰、构筑简单，施工操作易于实现。

技术领域

本发明涉及实验设备技术领域，更具体地说，涉及一种水槽试验中漂石二维运动轨迹的量测设备，以及一种水槽试验中漂石二维运动轨迹的量测方法。

背景技术

洪水具有突周期性、流速快，流量大和破坏力强等特点。洪水的发生往往会带动水中的物体同时运动，这些物体大小不一，都会对建筑物造成不同程度的破坏。

现有技术中，关于如何有效治理洪水的研究，主要是通过开展水模型槽试验，掌握洪水的运动规律，提出有针对性的治理措施。

但是，洪水发生过程中，固相物质的运动轨迹是试验的重点观测对象，如果仅通过水槽的玻璃侧墙对固相物质进行拍照观测，受到液相和临近固相物质的影响无法对具体的漂石进行准确追踪。此外，玻璃侧墙的摩擦也会使得观测数据受到影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水槽试验中漂石二维运动轨迹的量测设备，以及一种水槽试验中漂石二维运动轨迹的量测方法，可实现从物质内部观测漂石运动轨迹，有助于建立洪水的有效治理方法。

本发明的技术方案如下：

一种水槽试验中漂石二维运动轨迹的量测设备，包括热源发射装置、热源接收装置、数据监测分析系统；将热源发射装置埋设于漂石模型内，通过热量标记漂石模型的位置；热源接收装置设置于模型槽之外，探测热源发射装置发出的热量，并形成探测数据；数据监测分析系统包括数据获取装置、数据分析装置，数据获取装置获取热源接收装置形成的探测数据，数据分析装置对探测数据进行分析，获得漂石模型在水槽内的二维运动轨迹。

作为优选，漂石模型的表面温度与环境温度的差值适配预设的温度阈值范围。

作为优选，实时监测环境温度与漂石模型的表面温度，当漂石模型的表面温度与环境温度的差值不适配预设的温度阈值范围，则自动调整热源发射装置的工作温度，直至漂石模型的表面温度与环境温度的差值适配预设的温度阈值范围。

作为优选，热源发射装置埋设于漂石模型的几何中心。

作为优选，热源接收装置为红外热成像仪，数据获取装置为图像获取设备；红外热成像仪正对模型槽的观测面，图像获取设备用于获取红外热成像仪的红外热成像图像。

作为优选，红外热成像仪的观测轴线与模型槽的观测面垂直。

作为优选，图像获取设备对准红外热成像仪，用于拍摄红外热成像仪显示的红外热成像图像；或者，图像获取设备与红外热成像仪连接，用于获取红外热成像图像。

作为优选，数据分析装置根据红外热成像图像中各区域的成像程度，确定漂石模型在平面坐标中的坐标位置。

作为优选，基于按时间序列排列的红外热成像图像，确定漂石模型在平面坐标中的坐标位置变化，获得漂石模型的二维运动轨迹。

一种水槽试验中漂石二维运动轨迹的量测方法，基于所述的量测设备，步骤如下：

1)将热源发射装置埋设于漂石模型中，将漂石模型放置于模型槽的水槽内；

2)在漂石模型沿水槽下落的过程中，热源接收装置探测热源发射装置发出的热量，形成探测数据；

3)数据监测分析系统获取探测数据，基于探测数据，分析获得漂石模型的二维运动轨迹。

本发明的有益效果如下：