CN110987931A - 一种观测冰晶粒取向的装置 - Google Patents

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王庆
李家宝
鞠磊
王春阳
贾宾
王培根
杨智轩
韩端锋
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Abstract

本发明属于冰晶粒取向观测技术领域，具体涉及一种观测冰晶粒取向的装置。本发明旨在为冰晶粒取向观测实验提供高效率和高数据准确性的解决方案。本发明运用置于偏振光中的万向旋转支架，通过肉眼观察并用相机拍摄记录实验图样，通过脚部微动开关及配套的角度传感器记录每一个晶粒的取向角度数据。本发明的结构简单，可靠度高，故障率低，且操作简便难度低，可以单人操作，有效提高了实验效率。

Description

一种观测冰晶粒取向的装置
技术领域
本发明属于冰晶粒取向观测技术领域，具体涉及一种观测冰晶粒取向的装置。
背景技术
在进行冰的细观结构观测时，需要在偏振光条件下同时完成两项工作：观测冰晶颜色变化和阅读记录数据，更要确保不漏测每一个细小的冰晶。目前对于上述实验过程，还没有适用的实验装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种观测冰晶粒取向的装置。
本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括箱体和万向旋转支架；所述的箱体内部设有上偏振片和下偏振片，箱体底部设有光源，箱体外部设有摄像机；所述的万向旋转支架安装在箱体内部的上偏振片和下偏振片之间；所述的万向旋转支架包括X轴角度板、Y轴角度板及水平转台；所述的Y轴角度板两端与箱体内壁连接；所述的X轴角度板安装在Y轴角度板上，X轴角度板可绕Y轴角度板旋转；所述的水平转台包括水平转台外环和水平转台内盘；所述的水平转台外环与水平转台内盘之间设有滚珠；所述的水平转台内盘上设有夹具和冷风口；所述的水平转台外环安装在X轴角度板上，水平转台外环可绕X轴角度板旋转；所述的摄像机、上偏振片、水平转台内盘、下偏振片和光源自上而下沿着同一光轴垂直布置。
本发明还可以包括：
所述的X轴角度板、Y轴角度板和水平转台内盘的内部均设有电机和角度传感器。
本发明的有益效果在于：
本发明旨在提供一种观测冰晶粒取向的装置，为冰晶粒取向观测实验提供高效率和高数据准确性的解决方案。本发明运用置于偏振光中的万向旋转支架，通过肉眼观察并用相机拍摄记录实验图样，通过脚部微动开关及配套的角度传感器记录每一个晶粒的取向角度数据。本发明的结构简单，可靠度高，故障率低，且操作简便难度低，可以单人操作，有效提高了实验效率。
附图说明
图1为本发明的总体示意图。
图2为本发明的万向旋转支架示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
一种观测冰晶粒取向的装置，主要运用在冰晶粒取向观测领域。实际操作时实验人员关注图像监视器2，通过脚控鼠标1选定需要测量的冰晶粒。然后通过双手控制玻璃片的空间位置，当确定晶粒的空间取向后脚踩脚部微动开关16，传感器同时将角度数据记录到计算机内。本发明旨在提供一种观测冰晶粒取向的装置，为冰晶粒取向观测实验提供高效率和高数据准确性的解决方案。本发明运用置于偏振光中的万向旋转支架，通过肉眼观察并用相机拍摄记录实验图样，通过脚部微动开关及配套的角度传感器记录每一个晶粒的取向角度数据。
一种观测冰晶粒取向的装置，包括箱体5和万向旋转支架9；所述的箱体内部设有上偏振片4和下偏振片6，箱体底部设有光源7，箱体外部设有摄像机3；所述的万向旋转支架安装在箱体内部的上偏振片和下偏振片之间；所述的万向旋转支架包括X轴角度板11、Y轴角度板13及水平转台；所述的Y轴角度板两端与箱体内壁连接；所述的X轴角度板安装在Y轴角度板上，X轴角度板可绕Y轴角度板旋转；所述的水平转台包括水平转台外环14和水平转台内盘12；所述的水平转台外环与水平转台内盘之间设有滚珠10；所述的水平转台内盘上设有夹具15和冷风口17；所述的水平转台外环安装在X轴角度板上，水平转台外环可绕X轴角度板旋转；所述的摄像机、上偏振片、水平转台内盘、下偏振片和光源自上而下沿着同一光轴垂直布置；所述的X轴角度板、Y轴角度板和水平转台内盘的内部均设有电机和角度传感器。
万向旋转支架可以固定任意尺寸的玻璃片，并使上述玻璃片置于空间任意角度，实验人员通过观察不同角度状态时玻璃片上每个冰晶粒色彩变化，通过脚控开关和传感器快速记录每一个晶粒的空间取向。
玻璃片在X轴、Y轴和水平转台的限制下处于空间任意角度，且空间角度数据由X轴角度传感器、Y轴角度传感器和水平转台角度传感器获取。
通过脚控鼠标快速在图像监视器上指出实验人员所观测的晶粒，并通过脚部微动开关向计算机发布命令信号，以自动记录晶粒的空间取向角度数据。
万向旋转支架中央放入水平转台上的吸盘和磁性夹具可以固定任意尺寸的冻有冰试件的玻璃片，且水平转台内壁开有冷风喷口，可以向玻璃片吹冷风保证冰试件性质稳定。
本发明提供了一种观测冰晶粒取向的装置，主要运用在冰晶粒取向观测领域。所有部件通过支架支撑固定。摄像机、上偏振片、水平转台、下偏振片和底部光源，自上而下沿着同一轴线垂直布置。万向旋转支架中央水平转台上的吸盘和磁性夹具可以固定冻有冰样的玻璃片，通过人眼观测并使用摄像机拍摄实验图样，记录实验数据。
本发明的优势在于：
1.本装置结构简单，可靠度高，故障率低，且操作简便难度低，可以单人操作，有效提高了实验效率；
2.实验员只需确定晶粒位置，脚部控制实验数据记录即可，能够有效提高数据记录的准确性及速度；
3.万向旋转支架中央水平转台上的吸盘和磁性夹具可以固定任意尺寸的冻有冰试件的玻璃片，且水平转台内壁可以通过冷风口17向冰试件吹冷风保证实验试件性质稳定。
结合图1，摄像机3、上偏振片4、水平转台、下偏振片6和底部光源7，自上而下沿着同一光轴垂直布置。水平转台通过Y轴固定在箱体5上，上述水平转台可以通过X轴11、Y轴13实现绕X、Y轴的自由转动。
结合图2，吸盘和磁性夹具15固定在水平转台内环12内侧，可以通过磁性和吸盘固定实验用玻璃片。水平转台内环12和水平转台外环14之间通过润滑滚珠10连接，可以平缓转动，通过水平转台角度板和角度传感器12确定水平转台内环12和水平转台外环14之间的相对角度。水平转台外环14通过X轴13固定在万向旋转支架9上，万向旋转支架通过Y轴13固定在箱体5上。在绕X轴11、Y轴13、水平转台9中均内置有微电机，连通电脑，可以进行旋转控制。
实验时，打开摄像机3和均匀光源7，将载有冰试件的玻璃片固定在水平转台内环12的吸盘上，实验人员关注图像监视器2，通过脚控鼠标1选定需要测量的冰晶粒。当选定需要测量的晶粒后，各轴内置的微电机会在电脑的控制下运动，X轴11、Y轴13和水平转台12中的角度传感器会同时记录角度数据，记录到计算机内，摄像机3记录下各个角度的图像，通过内置的软件算法，自动选取几个最佳的角度，操作人员可以从中确定一个角度作为最终的晶粒取向角。之后重复上述步骤，直到所有晶粒全部测量完成。在此过程中，位于水平转台12上的冷风口17会一直向装置内吹入冷风，保证冰试件在测量过程中不会融化。
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 (2)

1.一种观测冰晶粒取向的装置，其特征在于：包括箱体和万向旋转支架；所述的箱体内部设有上偏振片和下偏振片，箱体底部设有光源，箱体外部设有摄像机；所述的万向旋转支架安装在箱体内部的上偏振片和下偏振片之间；所述的万向旋转支架包括X轴角度板、Y轴角度板及水平转台；所述的Y轴角度板两端与箱体内壁连接；所述的X轴角度板安装在Y轴角度板上，X轴角度板可绕Y轴角度板旋转；所述的水平转台包括水平转台外环和水平转台内盘；所述的水平转台外环与水平转台内盘之间设有滚珠；所述的水平转台内盘上设有夹具和冷风口；所述的水平转台外环安装在X轴角度板上，水平转台外环可绕X轴角度板旋转；所述的摄像机、上偏振片、水平转台内盘、下偏振片和光源自上而下沿着同一光轴垂直布置。
2.根据权利要求1所述的一种观测冰晶粒取向的装置，其特征在于：所述的X轴角度板、Y轴角度板和水平转台内盘的内部均设有电机和角度传感器。
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