本實(shí)用新型涉及波浪環(huán)境下植物生理生化響應(yīng)機(jī)制研究技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境的模擬裝置。

背景技術(shù)：

海岸生態(tài)護(hù)岸是一種直接、有效保護(hù)海陸交界帶的方式，在保護(hù)岸線和維持海陸界面生態(tài)系統(tǒng)平衡中發(fā)揮著重要作用。采用植物進(jìn)行海岸生態(tài)護(hù)岸是目前海岸保護(hù)工程發(fā)展的趨勢(shì)，相比于傳統(tǒng)的海堤和防洪堤壩等硬質(zhì)護(hù)岸方式，生態(tài)護(hù)岸能夠提供生境、維持生物多樣性，同時(shí)在應(yīng)對(duì)海平面上升、風(fēng)暴潮侵襲方面更具穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。關(guān)于植物在生態(tài)護(hù)岸中發(fā)揮消減波浪作用的研究已經(jīng)十分豐富，但目前波浪作用下植物生理生化響應(yīng)機(jī)制研究尚存在空白。

波浪淺化是指波浪由海洋向陸地傳播的過(guò)程中水深變淺，導(dǎo)致波長(zhǎng)減小、波高增加、波周期保持不變，波浪由深水波過(guò)渡為淺水波的過(guò)程。鹽沼植物生長(zhǎng)于波浪淺化后的淺水波區(qū)域。因?yàn)辂}沼植物長(zhǎng)期暴露于不同波浪條件下的生理生化響應(yīng)機(jī)制尚未闡明，所以我們通過(guò)監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期波浪脅迫下鹽沼植物關(guān)鍵生理生化指標(biāo)從而對(duì)植物健康狀況進(jìn)行判斷，進(jìn)而為生態(tài)護(hù)岸植物物種選擇、移植時(shí)間確定等提供科學(xué)依據(jù)。

目前，傳統(tǒng)的波浪水槽以推板式的造浪方法為主，不能長(zhǎng)期造浪并進(jìn)行較長(zhǎng)周期的植物生理生化響應(yīng)機(jī)制研究。

因此，亟需設(shè)計(jì)一種植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境的模擬裝置，以便模擬用于生態(tài)護(hù)岸的植物的真實(shí)生長(zhǎng)環(huán)境，進(jìn)而對(duì)植物的生理生化響應(yīng)機(jī)制進(jìn)行長(zhǎng)周期研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境的模擬裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)不同波浪參數(shù)條件下，植物生理生化響應(yīng)機(jī)制在長(zhǎng)時(shí)間尺度上的研究。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境的模擬裝置，包括水箱和內(nèi)置在所述水箱中的植物培養(yǎng)盒，以及依次鉸接且鉸接軸相互平行的曲柄、連桿和牽引桿，所述植物培養(yǎng)盒連接于所述牽引桿的非鉸接端，所述曲柄與動(dòng)力源連接，并通過(guò)所述連桿和所述牽引桿帶動(dòng)所述植物培養(yǎng)盒相對(duì)所述水箱內(nèi)的靜水在水平方向以呈正弦變化的速度做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以模擬植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境的狀態(tài)。

本實(shí)用新型的模擬裝置采用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理，通過(guò)曲柄-連桿-牽引桿形成的組件實(shí)現(xiàn)對(duì)植物培養(yǎng)盒的驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)植物培養(yǎng)盒相對(duì)水箱內(nèi)的靜水在水平方向做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，植物培養(yǎng)盒的速度呈正弦變化，能夠模擬淺水波中水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)植物培養(yǎng)盒相對(duì)靜水的運(yùn)動(dòng)模擬植物生長(zhǎng)于淺水波環(huán)境下的狀態(tài)。相對(duì)于傳統(tǒng)的推板造浪，本實(shí)用新型將水質(zhì)點(diǎn)相對(duì)植物的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為植物相對(duì)水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而突破了傳統(tǒng)推板造浪方式不能長(zhǎng)時(shí)間提供理想波浪環(huán)境的技術(shù)瓶頸，能夠長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行模擬，進(jìn)而為植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境下生理生化響應(yīng)機(jī)制的研究提供基礎(chǔ)，最終為生態(tài)護(hù)岸植物物種的選擇和移植時(shí)間的確定等提供科學(xué)依據(jù)。并且，本實(shí)用新型還可以通過(guò)調(diào)節(jié)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)周期、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑等參數(shù)對(duì)植物相對(duì)水運(yùn)動(dòng)的周期和波高進(jìn)行調(diào)節(jié)，以模擬植物生長(zhǎng)于波浪參數(shù)可控的波浪環(huán)境下，研究不同的波浪參數(shù)對(duì)植物生理生化響應(yīng)機(jī)制的影響。

可選地，所述曲柄的延伸方向設(shè)有兩個(gè)以上的鉸接位，所述連桿通過(guò)鉸接件可拆卸地鉸接于其中一個(gè)所述鉸接位。

可選地，所述鉸接位為鉸接孔，兩個(gè)以上的所述鉸接孔在所述曲柄的延伸方向依次連通形成貫通槽，所述鉸接件能夠在所述貫通槽內(nèi)移動(dòng)，以改變所述連桿所鉸接的所述鉸接位。

可選地，所述貫通槽的延伸方向設(shè)有標(biāo)尺，用于指示各所述鉸接位至所述曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離。

可選地，還包括矯正器，具有與所述牽引桿配合的矯正孔，以使得所述牽引桿在水平方向做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

可選地，所述植物培養(yǎng)盒處于運(yùn)動(dòng)方向兩端的部分為流線型，中間為用于承載培養(yǎng)介質(zhì)的方形盒體。

可選地，還包括連接于所述牽引桿的非鉸接端的組合架，所述組合架承載有兩個(gè)以上所述植物培養(yǎng)盒，各所述植物培養(yǎng)盒在水平面內(nèi)垂直于運(yùn)動(dòng)方向間隔分布。

可選地，各所述植物培養(yǎng)盒可升降地安裝于所述組合架。

可選地，所述組合架包括橫架和豎架，所述豎架的上端與所述橫架可升降連接，下端設(shè)有與各所述植物培養(yǎng)盒匹配的安裝位；所述橫架與所述牽引桿的非鉸接端連接，所述水箱的頂部?jī)啥司O(shè)有與運(yùn)動(dòng)方向同向延伸的導(dǎo)軌，所述橫架的兩端與各自同端的所述導(dǎo)軌滑動(dòng)或滾動(dòng)配合。

可選地，所述組合架還包括設(shè)于所述豎架下端的安裝架，所述安裝架在水平面內(nèi)垂直于運(yùn)動(dòng)方向延伸，并在其延伸方向設(shè)有兩個(gè)以上所述安裝位，各所述植物培養(yǎng)盒吊掛于與各自對(duì)應(yīng)的所述安裝位。

可選地，所述組合架還包括與所述安裝位一一對(duì)應(yīng)的吊架和與所述安裝架同向延伸的輔助架，各所述吊架的上端吊掛于與各自對(duì)應(yīng)的所述安裝位，下端用于掛裝所述植物培養(yǎng)盒；所述輔助架連接在相鄰所述植物培養(yǎng)盒的吊掛點(diǎn)之間。

可選地，還包括與所述動(dòng)力源信號(hào)連接的控制器，所述動(dòng)力源為步進(jìn)電機(jī)，所述控制器用于控制所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，以控制植物按照淺水波的波周期以正弦變化的速度做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

可選地，所述水箱的底部安裝有滑輪或滾輪；

和/或，所述水箱設(shè)有第一支架；

和/或，所述動(dòng)力源設(shè)有第二支架，以支撐所述動(dòng)力源至與所述曲柄相對(duì)應(yīng)的位置。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型所提供模擬裝置的原理示意圖；

圖2為本實(shí)用新型所提供模擬裝置在一種實(shí)施方式中的正視圖；

圖3為圖2所示模擬裝置的俯視圖；

圖4為本實(shí)用新型所提供模擬裝置中矯正器一種設(shè)置方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型所提供模擬裝置中植物培養(yǎng)盒一種設(shè)置方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5所示植物培養(yǎng)盒的俯視圖；

圖7為本實(shí)用新型所提供模擬裝置中組合架一種設(shè)置方式的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1-7中：

水箱1、導(dǎo)軌11、滾輪12、第一支架13、植物培養(yǎng)盒2、流線型 21、方形盒體22、曲柄3、貫通槽31、連桿4、牽引桿5、動(dòng)力源6、第二支架61、支撐平臺(tái)62、矯正器7、矯正孔71、組合架8、橫架81、豎架82、安裝架83、吊架84、輔助架85、調(diào)節(jié)閥86、控制器9。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供了一種植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境的模擬裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)不同波浪參數(shù)條件下，植物生理生化響應(yīng)機(jī)制在長(zhǎng)時(shí)間尺度上的研究。

以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體介紹，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員準(zhǔn)確理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案。

本文所述的方位以模擬裝置的使用狀態(tài)為參照，使用時(shí)，垂直于地面的方向?yàn)樯舷路较颉⒋瓜蚧蜇Q向，指向地面的方向?yàn)橄?，遠(yuǎn)離地面的方向?yàn)樯?；在與垂向相垂直的平面為水平面，在水平面內(nèi)，運(yùn)動(dòng)方向即為平行于植物培養(yǎng)盒2運(yùn)動(dòng)時(shí)所指向的方向，為便于描述，可以定義為前后方向，指向曲柄3的方向?yàn)榍?，背離曲柄3的方向?yàn)楹?；在水平面?nèi)，橫向可以為水平面內(nèi)任意一個(gè)與前后方向相交的方向。

由于鹽沼植物生長(zhǎng)于波浪淺化后的淺水波區(qū)域，故本文僅對(duì)淺水波環(huán)境進(jìn)行模擬，下面結(jié)合圖1對(duì)模擬裝置的原理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在深水波中，自水面至水底部水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡均為圓形，但圓形軌跡的半徑會(huì)逐漸減小，直至水深為L(zhǎng)/2(L為波長(zhǎng))時(shí)，圓形運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑趨近于零。在淺水波中，水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓，自水面至水底部橢圓形的運(yùn)動(dòng)軌跡逐漸變扁，在水底部時(shí)，水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡變?yōu)橐粭l直線(假設(shè)水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為無(wú)旋的)。

淺水波中水深h和波長(zhǎng)L之間存在如下關(guān)系：

h/L≤1/20 (式1)

淺水波中水質(zhì)點(diǎn)在水平方向的速度表達(dá)式為：

式中，u為水質(zhì)點(diǎn)在水平方向的速度；H為波高；g為重力加速度； k為波數(shù)(k＝2π/L)；T為波周期；x為水平方向的位置；t為時(shí)間。

理論和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)表明，淺水波水質(zhì)點(diǎn)在垂向的速度相比于水平方向的速度很小，可以忽略不計(jì)，故此處忽略了淺水波中水質(zhì)點(diǎn)在垂向的流速，將水質(zhì)點(diǎn)在豎直方向的流速記為零。

如圖1所示，曲柄-連桿機(jī)構(gòu)中的曲柄OP在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，以R為半徑，O點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)(圖中的圓形虛線為P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡)，進(jìn)而帶動(dòng)連桿PQ(長(zhǎng)度為l)運(yùn)動(dòng)，使得Q點(diǎn)及與Q點(diǎn)剛性連接的物體在OQ這一水平方向做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

此時(shí)Q點(diǎn)及其下方所帶動(dòng)物體在水平方向的速度可表示為：

式中，u＇為Q點(diǎn)及其下方所帶動(dòng)的物體在水平方向的速度；ω為角速度；θ為t時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)角度；T＇為步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期。

當(dāng)PQ的長(zhǎng)度l遠(yuǎn)大于OP的長(zhǎng)度R時(shí)，即：l>>R時(shí)，Q點(diǎn)及其下方所帶動(dòng)的物體在水平方向的速度可近似表達(dá)為正弦函數(shù)：

淺水波中水質(zhì)點(diǎn)在水平方向的流速表達(dá)式為余弦函數(shù)(式2)，曲柄連桿帶動(dòng)的物體在水平方向的運(yùn)動(dòng)速度表達(dá)式為正弦函數(shù)(式5)，二者存在相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，聯(lián)立式2及式5，對(duì)于給定的x位置，若使兩者波形一致可以推導(dǎo)出：

T'＝T (式6)

即：曲柄-連桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T'與淺水波的波周期T相等；對(duì)于固定水深h，曲柄連桿的曲柄長(zhǎng)度R與淺水波的波高H存在相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。

由上述分析可知，可以采用曲柄-連桿機(jī)構(gòu)模擬淺水波中水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。

誠(chéng)如背景技術(shù)所述，推板造浪的方式不能長(zhǎng)時(shí)間造浪：一方面，由于波浪水槽一般長(zhǎng)10-20米，推動(dòng)整個(gè)水槽水流產(chǎn)生波浪機(jī)械系統(tǒng)負(fù)荷較大，難以長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；另一方面，封閉水槽內(nèi)長(zhǎng)期造浪會(huì)導(dǎo)致波浪不斷反射疊加，使得波形散亂，難以滿足實(shí)驗(yàn)需要的理想波浪條件。

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，結(jié)合上述原理，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境的模擬裝置，采用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理，通過(guò)曲柄- 連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)植物運(yùn)動(dòng)，使得植物模擬淺水波中水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，對(duì)植物長(zhǎng)期暴露于淺水波的狀態(tài)進(jìn)行模擬，進(jìn)而為植物生理生化響應(yīng)機(jī)制的研究提供基礎(chǔ)。

如圖2和圖3所示，本實(shí)用新型提供了一種植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境的模擬裝置，包括水箱1和置于水箱1中的植物培養(yǎng)盒2，水箱1內(nèi)可以根據(jù)需要注入海水，以浸沒(méi)處于水箱1中的植物培養(yǎng)盒2，使得植物培養(yǎng)盒2內(nèi)所培養(yǎng)的植物處于部分淹沒(méi)狀態(tài)。本實(shí)用新型還包括依次鉸接的曲柄3、連桿4和牽引桿5，其中，曲柄3與動(dòng)力源6 連接，在動(dòng)力源6的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿4的一端與曲柄3鉸接，另一端與牽引桿5鉸接，具體可以將曲柄3、連桿4和牽引桿5的端部作為鉸接端，并鉸接形成連桿組件，并且各鉸接處的鉸接軸相互平行，以使得曲柄3、連桿4和牽引桿5處于同一平面內(nèi)或者處于相互平行的面內(nèi)，進(jìn)而保證曲柄-連桿-牽引桿的驅(qū)動(dòng)可靠性，使得動(dòng)力能夠在同一方向穩(wěn)定地傳遞至牽引桿5。當(dāng)動(dòng)力源6驅(qū)動(dòng)曲柄3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲柄3帶動(dòng)連桿4與其鉸接的一端繞其轉(zhuǎn)動(dòng)半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，由于連桿 4與牽引桿5鉸接的一端在上下方向的運(yùn)動(dòng)被限制，則當(dāng)連桿4的一端做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿4的另一端在水平方向做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)與其鉸接的牽引桿5也在水平方向做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；并且，根據(jù)上述原理可知，牽引桿5在水平方向的速度呈正弦變化。與此同時(shí)，牽引桿5以其與連桿4的鉸接端相對(duì)的一端構(gòu)成非鉸接端，植物培養(yǎng)盒 2即連接于牽引桿5的非鉸接端，且植物培養(yǎng)盒2與牽引桿5在水平方向剛性連接，牽引桿5即可帶動(dòng)與其剛性連接的植物培養(yǎng)盒2在水平方向以呈正弦變化的速度做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，水箱1內(nèi)的水處于靜止?fàn)顟B(tài)，則植物培養(yǎng)盒2相對(duì)于水箱1內(nèi)的靜水做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)實(shí)際上模擬了淺水波中水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，從而模擬植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境的狀態(tài)。

本實(shí)用新型的模擬裝置，利用曲柄-連桿-牽引桿組成的連桿組件帶動(dòng)植物培養(yǎng)盒2在水平方向以呈正弦變化的速度做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模擬淺水波中水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而對(duì)植物暴露于淺水波的狀態(tài)進(jìn)行模擬；與現(xiàn)有技術(shù)中推板造浪相比，對(duì)植物培養(yǎng)盒2驅(qū)動(dòng)所需的能量較小，能夠持續(xù)進(jìn)行長(zhǎng)期模擬，并且與推板造浪相比，流線型的植物培養(yǎng)盒2的運(yùn)動(dòng)將水流阻力減到最低，不會(huì)對(duì)水箱1內(nèi)的靜水產(chǎn)生較大沖擊，水箱1內(nèi)的水能夠保持相對(duì)靜止，不會(huì)因反射造成的波形散亂等問(wèn)題影響模擬的真實(shí)性和可靠性，能夠模擬植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境，滿足實(shí)驗(yàn)需求。可見(jiàn)，本實(shí)用新型突破了推板造浪方式不能長(zhǎng)時(shí)間提供理想波浪環(huán)境的技術(shù)瓶頸，為植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境下生理生化響應(yīng)機(jī)制的研究提供了基礎(chǔ)。

同時(shí)，在曲柄3的延伸方向可以設(shè)有兩個(gè)以上的鉸接位，連桿4 可以選擇性的鉸接于其中一個(gè)鉸接位，具體可以通過(guò)鉸接件可拆卸地鉸接于該鉸接位，從而選擇合適的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，以改變所模擬的淺水波的波高。此處所述的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑是指由曲柄3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心至連桿4與曲柄3的鉸接點(diǎn)在曲柄3延伸方向上的距離，該轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相當(dāng)于上文中提到的OP的距離R，與所模擬的淺水波的波高H存在相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。

在一種具體實(shí)施方式中，上述的鉸接位可以為鉸接孔，兩個(gè)以上的鉸接孔在曲柄3的延伸方向依次連通，形成一個(gè)與曲柄3同向延伸的貫通槽31，可以該貫通槽31延伸方向上的任一點(diǎn)作為圓心、以與鉸接件相匹配的尺寸作為半徑形成一個(gè)鉸接孔，那么，鉸接件沿貫通槽31移動(dòng)時(shí)，即可選定不同的鉸接孔，從而改變連桿4所鉸接的鉸接位，獲取不同的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑。此時(shí)，通過(guò)貫通槽31的設(shè)置，基本上可以使得連桿4以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的方式選取鉸接位，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，提高調(diào)節(jié)精度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)波高的精細(xì)模擬。

還可以在貫通槽31的延伸方向設(shè)置標(biāo)尺，用于指示各鉸接位至曲柄3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離，即用于標(biāo)注R的大小，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)需要選擇合適的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，并提高更換轉(zhuǎn)動(dòng)半徑時(shí)的便捷性，無(wú)需在每次更換轉(zhuǎn)動(dòng)半徑后進(jìn)行測(cè)量。

貫通槽31的結(jié)構(gòu)型式多樣，可以由曲柄3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心延伸一定長(zhǎng)度，也可以大致在曲柄3的整個(gè)長(zhǎng)度方向上分布，以提高鉸接位調(diào)節(jié)的靈活性，擴(kuò)展調(diào)節(jié)范圍；或者，貫通槽31可以距離曲柄3轉(zhuǎn)動(dòng)中心一定距離的位置為起點(diǎn)向背離轉(zhuǎn)動(dòng)中心的方向延伸一定長(zhǎng)度，只要能夠形成行之有效的調(diào)節(jié)范圍，供給連桿4進(jìn)行鉸接即可。根據(jù)貫通槽31結(jié)構(gòu)型式的不同，標(biāo)尺也可以進(jìn)行區(qū)別設(shè)置，如標(biāo)尺可以在整個(gè)曲柄3的長(zhǎng)度方向上延伸，也可以僅在貫通槽31對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行標(biāo)注，具體標(biāo)注的形式不限于能夠直接讀出轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的大小，也可以通過(guò)間接計(jì)算得到。

如圖4所示，本實(shí)用新型還可以包括矯正器7，該矯正器7設(shè)有與牽引桿5相配合的矯正孔71，牽引桿5貫穿該矯正孔71，并在矯正孔71的限制作用下保持水平方向的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以確保牽引桿5 的運(yùn)動(dòng)處于水平方向。

矯正孔71可以與牽引桿5采用軸孔的配合方式，一方面能夠允許牽引桿5相對(duì)矯正孔71在水平方向運(yùn)動(dòng)，另一方面又可以限制牽引桿5在水平方向以外的其他方向的運(yùn)動(dòng)。

矯正器7可以設(shè)置為方形塊狀結(jié)構(gòu)，并在該方形塊狀結(jié)構(gòu)的中間形成一個(gè)在水平方向貫通的圓孔，該圓孔即為矯正孔71，牽引桿5能夠水平地貫穿該矯正孔71，使得矯正孔71對(duì)牽引桿5的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行限制，起到矯正限位的作用，避免牽引桿5在水平方向以外的其他方向產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。

如圖5和圖6所示，本實(shí)用新型的植物培養(yǎng)盒2，處于運(yùn)動(dòng)方向兩端的部分可以為流線型21，中間部分可以設(shè)置為用于承載培養(yǎng)介質(zhì)的方形盒體22。

所謂流線型21是指，該曲面上任意點(diǎn)處的切線和該點(diǎn)的氣流或水流的流動(dòng)矢量方向一致，其特征在于卵狀的形體和平滑的外表。流線型結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)中能夠最大限度的減小物體所受到的外界阻力。具體到本實(shí)用新型中，由于植物培養(yǎng)盒2處于運(yùn)動(dòng)方向兩端的部分均為流線型21，且處于兩流線型結(jié)構(gòu)中間的部分為方形盒體22，故本實(shí)用新型中，流線型21的后端(對(duì)應(yīng)植物培養(yǎng)盒2的中間部分)并沒(méi)有采用尖端設(shè)置的結(jié)構(gòu)型式，而是通過(guò)一個(gè)方形盒體22連接。

在運(yùn)動(dòng)方向上，植物培養(yǎng)盒2以其兩端的流線型結(jié)構(gòu)減小水流對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的阻力；在中間部分的方形盒體22內(nèi)裝載土壤等培養(yǎng)介質(zhì)，然后在該方形盒體22的區(qū)域內(nèi)種植植物，便于確定植物的種植密度，具體可以在方形盒體22內(nèi)裝滿培養(yǎng)介質(zhì)，并將方形盒體22的上端開(kāi)口，使得種植的植物暴露于方形盒體22的外部。同時(shí)，還可以在培養(yǎng)介質(zhì)的表面覆蓋紗布等，以減小運(yùn)動(dòng)過(guò)程中水流對(duì)培養(yǎng)介質(zhì)的沖刷。植物培養(yǎng)盒2具體可以采用亞克力材料制成，并且，兩端的流線型21 可以設(shè)置為空心的結(jié)構(gòu)型式，以減小植物培養(yǎng)盒2的重量。當(dāng)植物培養(yǎng)盒2的中間設(shè)置為方形盒體22時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以該方形盒體 22的各邊為參照采用行列式的排列方式種植植物，使得每個(gè)植物之間的間距固定或者按照一定的規(guī)律分布，相對(duì)于流線型21的結(jié)構(gòu)，方形盒體22更容易確定植物的種植密度。

在上述基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還包括連接于牽引桿5的非鉸接端的組合架8，該組合架8承載有兩個(gè)以上的植物培養(yǎng)盒2，各植物培養(yǎng)盒 2在水平面內(nèi)垂直于運(yùn)動(dòng)方向間隔分布。此時(shí)，在運(yùn)動(dòng)方向上，各植物培養(yǎng)盒2的相對(duì)位置保持一致，能夠進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，以滿足實(shí)驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)學(xué)要求。為更好地滿足平行實(shí)驗(yàn)的需求，組合架8可以承載三個(gè)植物培養(yǎng)盒2，且三個(gè)植物培養(yǎng)盒2中相鄰兩者之間的間距保持相等。

如圖7所示，組合架8可以與植物培養(yǎng)盒2采用可升降的安裝方式，使得各植物培養(yǎng)盒2能夠升降，以改變?cè)谒?內(nèi)的浸沒(méi)高度；尤其當(dāng)植物長(zhǎng)期浸沒(méi)在水中，因呼吸不暢而影響植物的生長(zhǎng)時(shí)，采用可升降的結(jié)構(gòu)型式，能夠定期或者根據(jù)需要將植物培養(yǎng)盒2升高至水面以上，為植物提供呼吸環(huán)境，然后再將植物下降至部分浸沒(méi)狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種結(jié)構(gòu)設(shè)置較為靈活，還可以根據(jù)需要調(diào)整植物的浸沒(méi)高度，在滿足實(shí)驗(yàn)需求的同時(shí)兼顧植物的生長(zhǎng)需求，使得實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜷L(zhǎng)期進(jìn)行。

為實(shí)現(xiàn)植物培養(yǎng)盒2的升降，本實(shí)用新型的組合架8可以包括橫架81和豎架82，豎架82上下延伸，且豎架82的上端與橫架81可升降連接，下端設(shè)有與各植物培養(yǎng)盒2匹配的安裝位，使得各植物培養(yǎng)盒2能夠安裝于豎架82的下端。當(dāng)需要升降植物培養(yǎng)盒2時(shí)，只需改變豎架82與橫架81的安裝位置，向上或向下移動(dòng)豎架82即可，操作簡(jiǎn)單方便，且無(wú)需直接伸入水面以下直接對(duì)植物培養(yǎng)盒2進(jìn)行操作，更加易于實(shí)現(xiàn)，能夠更好地滿足實(shí)驗(yàn)需求。

具體而言，豎架82與橫架81可以采用調(diào)節(jié)閥86等連接件實(shí)現(xiàn)可升降連接，具體可以設(shè)置相互匹配的連接孔或者卡接位等連接結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)調(diào)節(jié)閥86等連接件實(shí)現(xiàn)定位，并在需要進(jìn)行升降調(diào)節(jié)時(shí)解除定位，選擇合適的高度后再重新安裝固定?；蛘?，也可以在豎架82 與橫架81上分別設(shè)置相互配合的齒輪齒條，并設(shè)置為能夠自鎖的結(jié)構(gòu)型式，使得齒條在上下方向延伸，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)改變豎架82 的上下位置，從而升降植物培養(yǎng)盒2。

同時(shí)，如圖2和圖3所示，可以將橫架81與牽引桿5的非鉸接端連接，在水箱1的頂部?jī)啥司O(shè)有導(dǎo)軌11，導(dǎo)軌11與運(yùn)動(dòng)方向同向延伸，橫架81的兩端與各自同端的導(dǎo)軌11滑動(dòng)或者滾動(dòng)配合。當(dāng)牽引桿5在水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，即可帶動(dòng)橫架81沿導(dǎo)軌11在水平方向上運(yùn)動(dòng)，由于橫架81與豎架82在水平方向的相對(duì)位置固定，通過(guò)橫架81即可帶動(dòng)豎架82及其下端所連接的植物培養(yǎng)盒2在水平方向運(yùn)動(dòng)。

此時(shí)，采用導(dǎo)軌11可以對(duì)橫架81進(jìn)行支撐和導(dǎo)向，一方面提高了植物培養(yǎng)盒2在水平方向的運(yùn)動(dòng)精度，另一方面還可以對(duì)各植物培養(yǎng)盒2進(jìn)行可靠的支撐，使得各植物培養(yǎng)盒2保持在同一高度，更好地滿足平行實(shí)驗(yàn)的需求。

橫架81可以在水平面內(nèi)垂直于運(yùn)動(dòng)方向延伸，即橫架81可以平行于各植物培養(yǎng)盒2的分布方向進(jìn)行設(shè)置，此時(shí)，橫架81與豎架82 在前后方向的運(yùn)動(dòng)同步性較高，能夠提高動(dòng)力傳遞的可靠性。同時(shí)，橫架81不限于沿運(yùn)動(dòng)方向的垂向延伸，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)需要調(diào)整橫架81的延伸方向，例如，使得橫架81在水平面內(nèi)偏離運(yùn)動(dòng)方向的垂向較小角度，只要不影響對(duì)植物培養(yǎng)盒2的驅(qū)動(dòng)即可。

再者，本實(shí)用新型的組合架8還包括設(shè)于豎架82下端的安裝架 83，該安裝架83在水平面內(nèi)垂直于運(yùn)動(dòng)方向延伸，并且，在安裝架 83的延伸方向設(shè)有兩個(gè)以上的安裝位，各植物培養(yǎng)盒2吊掛在各自對(duì)應(yīng)的安裝位?；蛘?，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要為各植物培養(yǎng)盒2 設(shè)置一個(gè)集成的安裝位，以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一裝配。

采用安裝架83的結(jié)構(gòu)型式，將各植物培養(yǎng)盒2的安裝位集成于安裝架83，然后將各植物培養(yǎng)盒2統(tǒng)一吊掛于安裝位，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各植物培養(yǎng)盒2的統(tǒng)一調(diào)配，還可以提高各植物培養(yǎng)盒2的穩(wěn)定性，尤其能夠保持各植物培養(yǎng)盒2的相對(duì)位置，保證實(shí)驗(yàn)條件。

此外，組合架8還可以包括吊架84和輔助架85，吊架84與各安裝位一一對(duì)應(yīng)，輔助架85與安裝架83同向延伸，各吊架84的上端吊掛于各自對(duì)應(yīng)的安裝位，下端用于掛裝植物培養(yǎng)盒2，此時(shí)，吊架84 可以上下延伸，具體可以設(shè)置兩個(gè)以上的豎桿，分別與植物培養(yǎng)盒2 的兩側(cè)吊裝連接。輔助架85連接在相鄰的植物培養(yǎng)盒2的吊掛點(diǎn)之間，以起到輔助加強(qiáng)作用，具體可以與各吊架84與植物培養(yǎng)盒2的吊掛點(diǎn)相連接，可以采用螺紋連接、焊接等連接方式。

此外，如圖3所示，本實(shí)用新型還可以包括與動(dòng)力源6信號(hào)連接的控制器9，具體可以采用步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源6，通過(guò)控制器9控制該步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，如上所述，該步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期與淺水波的波周期一致，因此，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，可以控制植物按照淺水波的波周期以正弦變化的速度做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)用新型還可以設(shè)置輔助結(jié)構(gòu)，以提高使用便捷性。例如，水箱1的底部可以安裝滑輪或者滾輪12，以輔助實(shí)現(xiàn)水箱1的移動(dòng)，根據(jù)需要為水箱1選擇合適的安裝位置。水箱1還可以設(shè)有第一支架13，以便對(duì)水箱1進(jìn)行支撐，提高水箱1的穩(wěn)定性，第一支架13的上端可以與水箱1的頂部固定連接，第一支架13的下端可以相對(duì)水箱1向外傾斜，以提高支撐可靠性，并且，第一支架13的下端還可以設(shè)置吸盤(pán)等結(jié)構(gòu)，以穩(wěn)定地固定于地面。動(dòng)力源6可以設(shè)有第二支架61，該第二支架61的頂部可以設(shè)置支撐平臺(tái)62，然后將動(dòng)力源6和曲柄3安裝在該支撐平臺(tái)62，以使得動(dòng)力源6處于與曲柄3相對(duì)應(yīng)的高度位置，進(jìn)而提高對(duì)曲柄3驅(qū)動(dòng)的可靠性。其中，第二支架61可以類比第一支架13進(jìn)行設(shè)置。此處所述的第一、第二，僅用于區(qū)分表示兩個(gè)支架，不表示對(duì)設(shè)置順序的特殊限定。

本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下：

首先按照?qǐng)D2構(gòu)建好模擬裝置，將海水注入水箱1并設(shè)定好水深，此處所述的水深是指水箱1內(nèi)所注入的海水的水面所達(dá)到的高度，與注水量以及水箱1的規(guī)格有關(guān)；然后，將細(xì)紗布包裹好的土壤作為培養(yǎng)介質(zhì)填滿植物培養(yǎng)盒2，用細(xì)紗布包裹土壤來(lái)減少水流沖刷造成的侵蝕；利用組合架8上的調(diào)節(jié)閥86設(shè)定植物培養(yǎng)盒2中的植物在水箱 1內(nèi)被海水淹沒(méi)的深度；因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中模擬植物所處淺水波的波周期與曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)周期相等，因此，設(shè)置控制器9，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按照設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)周期轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)植物按照淺水波的波周期以正弦變化的速度做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而模擬植物生長(zhǎng)于不同波周期的淺水波中。

根據(jù)波高和曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，可以將波高參數(shù)轉(zhuǎn)化為曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，模擬植物生長(zhǎng)于不同波高環(huán)境中；啟動(dòng)控制器 9和步進(jìn)電機(jī)的開(kāi)關(guān)，通過(guò)曲柄-連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)植物培養(yǎng)盒2中的植物在水平方向做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模擬淺水波中水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理，模擬植物長(zhǎng)期暴露于波浪參數(shù)(包括波周期、波高)可控的淺水波中，進(jìn)而監(jiān)測(cè)植物生理生化對(duì)波浪脅迫的響應(yīng)機(jī)制。

完成上述一組固定水深、波周期和波高的實(shí)驗(yàn)后，更改水箱1的水深，利用控制器9設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，調(diào)節(jié)曲柄-連桿機(jī)構(gòu)中曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，完成其他波浪參數(shù)條件下的實(shí)驗(yàn)。

以上對(duì)本實(shí)用新型所提供植物長(zhǎng)期暴露于淺水波環(huán)境的模擬裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。