[发明专利]一种实水域流场PIV测量系统及测量方法

权利要求书

1.一种实水域流场PIV测量系统,其特征在于：测量系统包括激光探头(1)、方向叶片(2)、高速相机(3)、液压马达(4)、阻尼流向标(5)、电源和控制系统(6)、伸缩液压缸(7)、光纤(8)、同步器(9)、数据采集与信号处理电脑(11)、固定用支架(12)、旋转台(13)、加重三脚架基座(14)、激光片光(15)、测量区域(16)；固定用支架(12)将激光探头(1)、方向叶片(2)、高速相机(3)、液压马达(4)、阻尼流向标(5)、电源和控制系统(6)、伸缩液压缸(7)、光纤(8)和旋转台(13)固定在加重三脚架基座(14)上，数据采集与信号处理电脑(11)通过光纤(8)连接同步器(9)装在母船(10)上。

2.根据权利要求1所述的一种实水域流场PIV测量系统，其特征在于：所述数据采集与信号处理电脑(11)通过通过光纤(8)控制激光探针(1)发出激光片光(15)和高速相机(3)拍照。

3.根据权利要求1所述的一种实水域流场PIV测量系统，其特征在于：所述电源和控制系统(6)为液压马达(4)提供电力，控制阻尼流向标(5)、伸缩液压缸(7)及旋转台(13)。

4.根据权利要求1所述的一种实水域流场PIV测量系统，其特征在于：所述测量区域(16)位于激光片光(15)照射范围内，且为矩形区域。

5.根据权利要求1所述的一种实水域流场PIV测量系统，其特征在于：所述激光探头(1)有两个，发出的激光片光(15)有两束，相应的测量区域(16)有两个。

6.根据权利要求1所述的一种实水域流场PIV测量系统，其特征在于：所述高速相机(3)有两台，相机分辨率为2048×2048px。

7.根据权利要求1所述的一种实水域流场PIV测量系统，其特征在于：所述伸缩液压缸(7)在完全压缩时的高度为2.5m，在完全伸长时的高度为10m。

8.根据权利要求1所述的一种实水域流场PIV测量系统，其特征在于：所述旋转台(13)旋转角度为360°。

9.一种实水域流场PIV测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)实验开始前，将母船停靠在待测水域，在母船甲班上将PIV测量系统由固定用支架固定在加重三脚架基座上，调试激光器，标定样本测量区域并测试测量系统水密性；

(2)测量系统甲板调试后，通过母船吊放装置把测量系统吊放至待测海域海底；

(3)将三脚架基座放入水中某一位置，通过方向叶片与激光探头发出的激光片光的角度反馈，应用数据采集与信号处理电脑发出信号，控制旋转台与液压马达转动与升降找准系统测量位置；

(4)测量位置确定后，应用数据采集与信号处理电脑发出信号，通过同步器传输到激光器，激光器发出激光经由光纤传递至激光探头，激光探头发出激光片光，同时高速相机开始拍摄照片，采集的数据传输到数据分析系统进行处理；

(5)通过调节伸缩液压缸的长度来测量不同深度处流场，转动旋转台调节所测流场的方向，完成不同深度处、不同方向的流场测量实验。

10.根据权利要求9所述的一种实水域流场PIV测量方法，其特征在于：通过激光探头与高速相机角度位置的调节，本系统有2维平面2方向速度与2维平面3方向速度的两种流场测量方案。