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一种滚筒式非均匀推移质颗粒分选试验装置，透明圆筒用于容纳试验所需的不同粒径的球形玻璃珠，一侧通过止推轴承来约束轴向位移，且在顶部安装防护罩；驱动电机置于透明圆筒上侧，通过齿轮传动带动透明圆筒的转动；激光器发射的激光束以激光面的形式穿过透明圆筒的圆形截面，激光束在圆柱型滚筒中照亮的截面为高速相机的拍摄区域；高速相机用于拍摄激光照射截面的球形玻璃珠的位移特征，通过数据线与计算机连接以存储其拍摄的图像。以及提供一种滚筒式非均匀推移质颗粒分选试验装置。本发明简化非均匀推移质扩散和分选的物理过程，减少除粒径之外的其他干扰项在试验过程中的影响，从而得到更加有规律性的试验数据用于支撑理论研究。