[发明专利]一种适用于小型波浪水槽的装配式海床模型高程测量装置

说明书

本发明属于地形量测技术领域，提供了一种适用于小型波浪水槽的装配式海床模型高程测量装置，包括滑轨、横梁、水平测距模块和垂向测距模块；水平测距模块用于测量距离反光板的距离，其上安装的电机用来驱动水平测距模块运动；同时水平测距模块还起到挂载垂向测距模块的作用；滑轨用于安装以及固定滑动轴承组；垂向测距模块用于放置激光测距仪和雷达扫描仪；横梁的螺栓支腿用于保证滑轨始终保持水平。该装置可以实现在小型波浪水槽中对物理模型实验的测量，有效地提高了在水槽实验中数据测量的效率。通过测量数据结果可以对波浪作用下的滩面演化和构筑物作用等进行评估，对海岸的工程设计和建设施工提供必要的依据。

技术领域

本发明属于地形量测技术领域，涉及一种适用于小型波浪水槽的装配式海床模型高程测量装置。

背景技术

波浪水槽物理模型实验室涉及到定床(动床)海滩模型的制作，尤其是在动床模拟实验中，由于波浪海流等因素的影响，滩面高程一直处于不断的变化当中。对于研究波浪荷载在海床上传播变形、海岸泥沙运动和滩面变化，模型海床高程测量是一项十分重要的工作。尤其对于动床模型实验，为了确保数据精确且足够多，往往要选择许多测点，并且每隔一段时间就要进行测量，测点的位置也要保持一致。若是不采用一种简便和高效的方法，将在剖面测量上花费许多时间，极大地影响实验精度和进度。

在以往波浪水槽物理模型实验中，常采用在水槽一侧玻璃壁上张贴透明坐标纸和人工读数的方法、在水槽壁安装固定轨道搭载其他各种高程仪器的方法或通过图像分析识别床面的方法。张贴透明坐标纸的方法能比较准确地读出沙层的厚度，但是工作量巨大，会花费大量的时间。更重要的是，由于水槽壁上边界层粘性力的影响不能忽略，沿水槽横向泥沙形态并不严格一致，直接从玻璃壁上读取的数据往往不能反应泥沙的真实运动。因此，有必要选择一种更理想的方法，可以测量出靠近水槽中心线附近的数据，测量的操作要足够简单并精确，而且测量过程要有可重复性。固定轨道测量法的轨道是固定的且不可拆卸，这就限制了轨道测量装置只能在一个水槽中使用。通过图像分析识别床面的方法虽然简单，但是存在精度不足的缺陷。因此，用激光测距装置就能比较好地代替人力来读数并且记录数据，能够提高实验的测量效率，同时因为装置是装配而成的，方便拆卸和安装，可根据不同的水槽改变装置轨道的长度，可适用于不同长度和宽度的水槽。

发明内容

针对现有实验测量中遇到的问题，本发明的目的是提供一种适用于小型波浪水槽的装配式海床模型高程测量装置，实现对动床在波浪冲刷作用下的侵蚀和淤积作用下的测量(也适用于定床物理模型实验)，以开展滩面地貌演化和普通结构断面的物模实验。

本发明的技术方案：

一种适用于小型波浪水槽的装配式海床模型高程测量装置，包括滑轨、横梁2、水平测距模块3和垂向测距模块4；水平测距模块3用于测量距离反光板5的距离，其上安装的电机10用来驱动水平测距模块3运动；同时水平测距模块3还起到挂载垂向测距模块4的作用；滑轨用于安装以及固定滑动轴承组；垂向测距模块4用于放置激光测距仪和雷达扫描仪；横梁2的螺栓支腿7用于保证滑轨始终保持水平；

所述的水平测距模块3包括水平激光测距仪、水平测距装置安装处11、电机10、第一滑动轴承组12和第二滑轨13；第一滑动轴承组12的滑轮卡在第一滑轨1上，其只能前后运动；电机10驱动滑轮匀速转动；电机10的启停以及滑轮转动方向通过远程的遥控器控制；水平测距装置安装处11用于固定和安装水平激光测距仪，水平激光测距仪通过对激光相位差的检测，感知目标物距离；水平测距模块3底部的第二滑轨13用于安装和挂载垂向测距模块4；

所述的垂向测距模块4包括第二滑动轴承组14、固定阀门15和垂向测距装置安装处16；第二滑动轴承组14用于将垂向测距模块4挂载到的第二滑轨13上；固定阀门15通过控制第二滑动轴承组14的轴承松紧，调节第二滑动轴承组14在第二滑轨13的位置；垂向测距装置安装处16用于安装垂向激光测距仪，用于测量装置到实验滩面的距离；垂向测距装置安装处16也可安装雷达扫描仪，雷达扫描仪通过发射高频光波，对实验模型二维成像，并记录数据。