CN109061228B - 一种piv设备的标定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种PIV设备的标定装置，该装置由转动及固定装置、手动控制器、变压器、电动推杆器、连接框、L型连接板、光轴底座、轴套、圆柱形海绵和荧光笔组成。本发明适用于拖曳水池、循环水槽、空气试验台以及实水域中有PIV设备使用的试验环境中，具有安装和拆卸方便、稳定好、成本低、占用空间面积小和标定精度高优点，可精确地确定流场测量过程中船模、螺旋桨、飞行器以及其他结构物测量面的位置也提高了流场测量的效率，节省了流场测量的时间，降低了整个试验的试验成本。

Description

一种PIV设备的标定装置

技术领域

本发明涉及试验技术领域，特别涉及一种PIV设备的标定装置。

背景技术

精细流场作用现象和流动细节对船舶、螺旋桨、飞行器以及其他结构的研究起着非常重要的作用。由于流场细节的测量及精确获得能将人肉眼根本不可能观察到的现象过程详细记录下来，并具有大量的物理场信息，通过科学人员的反复观察分析，从而形成更为有效的改进和设计。目前，越来越多的实验室开始使用粒子图像测速(PIV)技术来实现在同一瞬态时刻记录大量空间点上的速度分布信息，从而展示出结构物丰富的流场空间信息及流动特性，达到实现结构物优化设计的目的。然而，随着PIV测量设备的使用，也发现了一些问题，特别是结构物测量面的确定等问题。目前，在国内外实验室中PIV测量面位置的确定往往是实验人员直接通过肉眼观察来确定，由于实验人员站在不同的位置可能确定出不同的测量截面，人为因素和随机性较大，无法精确确定测量截面的位置。此外，激光发射器与测量面之间也存在一定的距离，从而进一步加大了测量截面的不确定性，使得试验要求的测量截面与PIV测量截面有一定的偏差。特别是在水中开展结构物的流场测量时，由于PIV测量设备的局限性要求雷体中的激光发射器在测量面的标定时需要位于水面以下，由于水面存在折射，从而加大了实验人员精确确定测量截面的难度，使试验要求的测量面和实际的测量面之间的误差更大，造成了试验要求的测量截面位置的错误，影响了试验结果的精度。因此，本文基于测量面无法精细确定的问题，设计了一种PIV设备的标定装置，从而可以快速和精确地确定测量截面的位置，提高试验效率和试验精度。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种适用于拖曳水池、循环水槽、空气试验台以及实水域中的PIV设备的标定装置，该装置可精确地确定流场测量过程中船模、螺旋桨、飞行器以及其他结构物测量面的位置，也提高了流场测量的效率，节省了流场测量的时间，降低了整个试验的试验成本。

本发明的目的是这样实现的：

一种PIV设备的标定装置，所述装置由转动及固定装置、手动控制器6、变压器7、电动推杆器、顶部连接框10、底部连接框13、L型连接板8、光轴底座11、轴套15、圆柱形海绵16和荧光笔17；所述的转动及固定装置由U型连接板1、圆柱销2、固定板3、90度限位板4以及快速锁紧固定环5构成；所述转动及固定装置中的固定板3通过L型连接板8与手动控制器6和变压器7相连；所述电动推杆器由长程电动推动杆器12、中程电动推动杆器9和短程电动推动杆器14组成，所述电动推杆器之间通过顶部连接框10和底部连接框13进行连接，所述电动推杆器通过光轴底座11进行固定；所述轴套15、圆柱形海绵16和荧光笔17固定在底部的电动推动器上。

所述U型连接板1中U型槽之间的高度大于固定板3的高度。

所述两个快速锁紧固定环5分别固定在U型连接板1的上端和下端，圆柱销2安装在两个快速锁紧固定环5之间，固定板3焊接在圆柱销2上。

所述90度限位板4固定在U型连接板1一侧，所述90度限位板4的端部与固定板3平齐。

所述两个水平方向上的中程电动推杆器9固定在转动及固定装置中的固定板3上；所述两个水平方向上的中程电动推杆器9的端部连接顶部连接框10，通过光轴底座11进行固定。

所述顶部连接框10下端与两个竖直方向上的长程电动推杆器12相连；所述两个竖直方向上的长程电动推杆器12下端与底部连接框13相连，通过光轴底座11进行固定。

所述底部连接框13水平方向的两端分别与长程电动推杆器12和短程电动推杆器14相连，所述长程电动推杆器12位于外侧，所述短程电动推杆器14位于内侧。

所述的底部水平方向上的长程电动推杆器12端部与轴套15相连，所述轴套15内可固定荧光笔17。

所述的底部水平方向上的短程电动推杆器14端部与圆柱形海绵16相连。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明一种PIV设备的标定装置，各组成构件都为普通的产品，使其购买、加工以及安装都非常方便；本发明使用快速锁紧固定环的使用可快速地固定和释放圆柱销，且操作过程非常简单，从而提高了整个测量过程的操作效率；同时快速锁紧固定环自身带有把手，便于实验人员操作；

(2)本发明一种PIV设备的标定装置，使用U型连接板可以非常方便地将整套装置转动90度，有效地节省了存放空间；U型连接板一侧还固定有90度限位板，该限位板的使用可有效地防止固定板沿圆柱销大范围的转动，同时固定板提供了一个标定位置。从而保证了固定板与PIV雷体的平行，使PIV设备标定装置中水平方向上的电动推杆器垂直于PIV的激光发射器，保证了测量截面与PIV的激光在同一条直线上，可以精确地确定测量截面的位置；

(3)本发明一种PIV设备的标定装置，使用固定板还与L型连接板相连，L型连接板上固定有手动控制器和变压器，将手动控制器和变压器直接固定在转动及固定装置中，有效地减少了整套装置的占用空间，同时，可近距离观察控制电动推杆器的伸缩，有效地保护了试验设备；

(4)本发明一种PIV设备的标定装置，使用手动控制器可控制所有水平方向和竖直方向上电动推杆器，有效地提高了操作效率；转动及固定装置中的固定板与两个水平方向上的中程电动推杆器相连，顶部使用中程电动推杆器的益处在于既可以保证整套装置的稳定，也提高了其标定距离；

(5)本发明一种PIV设备的标定装置，安装有轴套，便于安装荧光笔，而荧光笔的使用便于试验人员确定测量截面，从而精确地确定测量截面的位置。底部连接框内侧安装有短程电动推杆器，从而可以有效地防止电动推杆器中伸缩臂过长损坏PIV设备中的激光器。

(6)本发明一种PIV设备的标定装置在短程电动推杆器的一端安装有圆柱形海绵，便于在标定过程中圆柱形海绵与PIV设备中激光器的接触，便于确定激光发射器的中心位置，也可有效地保护试验设备；在整套标定装置中，通过使用电动推杆器可有效地提高其标定距离以及标定高度。同时，电动推杆器收缩后使整套装置的延伸范围减少，提高了整套装置的稳定性。此外，该发明装置可用于水中和空气中测量面的确定，同时，也可用于其他试验时观察面的确定，使用范围非常广泛。

附图说明

图1是一种PIV设备的标定装置的整体效果图；

图2是一种PIV设备的标定装置中转动及固定装置的整体效果图；

图3是一种PIV设备的标定装置中转动及固定装置的固定板转动90度后的整体效果图；

图4是一种PIV设备的标定装置中手动控制器和变压器的整体效果图；

图5是一种PIV设备的标定装置中中型电动推杆器的整体效果图；

图6是一种PIV设备的标定装置中顶部连接框的整体效果图；

图7是一种PIV设备的标定装置中转动及固定装置、中型电动推杆器以及顶部连接框连接后的整体效果图；

图8是一种PIV设备的标定装置中长型电动推杆器竖直放置时的整体效果图；

图9是一种PIV设备的标定装置中转动及固定装置、中型电动推杆器、顶部连接框及长型电动推杆器连接后的整体效果图；

图10是一种PIV设备的标定装置中底部连接框的整体效果图；

图11是一种PIV设备的标定装置中转动及固定装置、中型电动推杆器、顶部连接框、长型电动推杆器以及底部连接框连接后的整体效果图；

图12是一种PIV设备的标定装置中短型电动推杆器的整体效果图；

图13是一种PIV设备的标定装置中长型电动推杆器水平放置时的整体效果图；

图14是一种PIV设备的标定装置转动90度后的整体效果图；

图15是一种PIV设备的标定装置在标定过程中的整体效果图；

图16是一种PIV设备的标定装置标定完成后的整体效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

本发明一种PIV设备的标定装置在使用之前，首先结合图1-16所示，将各构件连接起来，在连接的过程中，将圆柱销2安装在两个快速锁紧固定环5内，安装完成后在圆柱销2两端安装两个圆片，从而可以有效地圆柱销2的脱落。同时，将固定板3焊接在圆柱销2上。焊接完成后，将两个快速锁紧固定环5分别固定在U型连接板1的上端和下端，同时，将90度限位板4安装在U型连接板1侧部。此时，调节固定板3使其与90度限位板4接触。将手动控制器6和变压器7分别安装在L型连接板8上，安装完成后将L型连接板8固定在固定板3上。完成后将两个中程电动推杆器9分别固定在固定板3上，接着使用光轴底座11将顶部连接框10固定在中程电动推杆器9上。固定完成后，将竖直方向上的长程电动推杆器12分别固定在顶部连接框10的底部。接着使用光轴底座11将底部连接框13固定在竖直方向上长程电动推杆器12的底部。完成后，将水平方向上长程电动推杆器12和短程电动推杆器14分别固定在其外侧和内侧。同时，将轴套15固定在长程电动推杆器12的一端，将圆柱形海绵16固定在短程电动推杆器14的一端。固定完成后，将荧光笔17安装在轴套15内。待所有设备安装完成后，将各电动推杆器的连接线穿过连接框并安装在手动控制器6和变压器7上，安装完成后，开始调试设备，待所有构件正常工作后，即可开展测量面的标定。

在测量面的标定过程中，以PIV测量设备19测量船模18尾部的伴流场为例，详细叙述其标定过程。在标定的过程中，PIV的雷体已降到水面附近，且位于水面以上，船模18已安装完毕。首先，将整套PIV设备的标定装置安装在PIV测量设备19的支撑架上，使其在PIV测量设备19中雷体的激光发射器附近。接着调节手动控制器6使上端中程电动推杆器9中的推杆延伸，待延伸到最大行程时，调节垂直方向上的长程电动推杆器12。待短程电动推杆器14中的推杆在雷体激光发射中心附近时，停止调节。此时，调节手动控制器6，首先使短程电动推杆器14一端的圆柱形海绵16与雷体激光发射器的发射中心在同一水平线上。调节完成后，前后移动整套PIV设备的标定装置，使圆柱形海绵16与雷体激光发射中心接触。移动完成后，调节手动控制器6，使底部长程电动推杆器12的推杆延伸，直至荧光笔17与船模18接触。接触完成后，观察荧光笔17确定的截面是否是需要测量的船模18尾部截面。如果不是需要调节船模18在拖车侧桥中的位置，直至测量截面位于荧光笔17笔芯上为止。待船模18测量面位于荧光笔17笔芯上时，船模18的测量面标定完毕，即标定面就是需要测量的截面。标定完成后，调节手动控制器6使所有的电动推杆器中的推杆收缩起来。收缩完成后，打开快速锁紧固定环5，将固定板3转动90度，转动完成后，将快速锁紧固定环5拧紧，从而可开展船模18流场的测量。而在其他结构物中测量面的标定方法和船模中测量面的标定方法相同。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种PIV设备的标定装置，所述装置由转动及固定装置、手动控制器(6)、变压器(7)、电动推杆器、顶部连接框(10)、底部连接框(13)、L型连接板(8)、光轴底座(11)、轴套(15)、圆柱形海绵(16)和荧光笔(17)组成；所述的转动及固定装置由U型连接板(1)、圆柱销(2)、固定板(3)、90度限位板(4)以及两个快速锁紧固定环(5)构成；所述转动及固定装置中的固定板(3)通过L型连接板(8)与手动控制器(6)和变压器(7)相连；所述电动推杆器由长程电动推动杆器(12)、两个水平方向上的中程电动推动杆器(9)和短程电动推动杆器(14)组成，所述电动推杆器之间通过顶部连接框(10)和底部连接框(13)进行连接，所述电动推杆器通过光轴底座(11)进行固定；所述轴套(15)、圆柱形海绵(16)和荧光笔(17)固定在底部的电动推动器上；所述两个水平方向上的中程电动推杆器(9)固定在转动及固定装置中的固定板(3)上；所述两个水平方向上的中程电动推杆器(9)的端部连接顶部连接框(10)，通过光轴底座(11)进行固定；

所述顶部连接框(10)下端与两个竖直方向上的长程电动推杆器(12)相连；所述两个竖直方向上的长程电动推杆器(12)下端与底部连接框(13)相连，通过光轴底座(11)进行固定；

所述底部连接框(13)水平方向的两端分别与长程电动推杆器(12)和短程电动推杆器(14)相连，所述长程电动推杆器(12)位于外侧，所述短程电动推杆器(14)位于内侧；

长程电动推杆器(12)固定在底部连接框(13)外侧，将轴套(15)固定在长程电动推杆器(12)的一端，将荧光笔(17)安装在轴套(15)内。

2.根据权利要求1所述的一种PIV设备的标定装置，其特征在于：所述U型连接板(1)中U型槽之间的高度大于固定板(3)的高度。

3.根据权利要求1所述的一种PIV设备的标定装置，其特征在于：所述两个快速锁紧固定环(5)分别固定在U型连接板(1)的上端和下端，圆柱销(2)安装在两个快速锁紧固定环(5)之间，固定板(3)焊接在圆柱销(2)上。

4.根据权利要求1所述的一种PIV设备的标定装置，其特征在于：所述90度限位板(4)固定在U型连接板(1)一侧，所述90度限位板(4)的端部与固定板(3)平齐。

5.根据权利要求1所述的一种PIV设备的标定装置，其特征在于：所述的底部水平方向上的长程电动推杆器(12)端部与轴套(15)相连，所述轴套(15)内可固定荧光笔(17)。

6.根据权利要求1所述的一种PIV设备的标定装置，其特征在于：所述的底部水平方向上的短程电动推杆器(14)端部与圆柱形海绵(16)相连。

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