流速自動(dòng)化測(cè)量裝置及測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種流速自動(dòng)化測(cè)量裝置及測(cè)量方法，該裝置包括釋放管、公共探針和劑料倉(cāng)，所述劑料倉(cāng)前端與釋放管連通，釋放管底部設(shè)有電磁開(kāi)關(guān)，劑料倉(cāng)后端裝有公共探針和檢測(cè)探針，公共探針與控制器信號(hào)低電平相連，檢測(cè)探針與控制器信號(hào)高電平相連。本發(fā)明的流速測(cè)量裝置，通過(guò)監(jiān)測(cè)公共探針與檢測(cè)探針之間電導(dǎo)率的變化獲取水流運(yùn)動(dòng)時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算水流流速，測(cè)量裝置自動(dòng)化程度高，且裝置結(jié)構(gòu)巧妙、成本低；本發(fā)明的流速測(cè)量方法，釋放管釋放高濃度電離試劑，致使檢測(cè)探針與公共探針之間電導(dǎo)率變化，獲得電離試劑在一定距離上所用時(shí)間，從而計(jì)算電離試劑運(yùn)動(dòng)速度，即對(duì)應(yīng)水流流速，具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
流速自動(dòng)化測(cè)量裝置及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及流速自動(dòng)化測(cè)量裝置及測(cè)量方法，屬于流速測(cè)量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 流速是描述水流運(yùn)動(dòng)特性的基本參量，在實(shí)驗(yàn)室里，其是模型驗(yàn)證、工況試驗(yàn)或方 案比選等過(guò)程中的必測(cè)參量。常有流速測(cè)量方法有畢托管、微型旋槳流速儀、超聲波多譜勒 流速儀(ADV)、熱線熱膜流速儀(HWFA)、激光多譜勒流速儀（LDV/LDA)、粒子圖像測(cè)速儀 (PIV)和表面流場(chǎng)圖像測(cè)速儀(RMSIV)等。由于40￥、麗11^/〇從、？1￥、1^1￥等儀器操作復(fù) 雜、價(jià)格昂貴，難以大規(guī)模應(yīng)用；另外一方面，畢托管自動(dòng)化程度低，而微型旋槳流速儀又易 受水質(zhì)干擾，測(cè)量精度有限，因此，迫切需要同時(shí)兼顧測(cè)量精度及操作性的流速新方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種流速測(cè)量裝置及測(cè) 量方法，通過(guò)測(cè)量公共探針和檢測(cè)探針之間電導(dǎo)率的變化間接測(cè)量出水流流速，裝置自動(dòng) 化程度高。
[0004] 技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種流速測(cè)量裝置，包括釋放管、公共 探針和劑料倉(cāng)，所述劑料倉(cāng)前端與釋放管連通，釋放管底部設(shè)有電磁開(kāi)關(guān)，劑料倉(cāng)后端裝有 公共探針和檢測(cè)探針，公共探針與控制器信號(hào)低電平相連，檢測(cè)探針與控制器信號(hào)高電平 相連。
[0005] 作為優(yōu)選，所述釋放管為中空結(jié)構(gòu)，外徑3-5_，內(nèi)徑1-2_，與劑料倉(cāng)相通，劑料倉(cāng) 頂部設(shè)注劑孔。
[0006] 作為優(yōu)選，所述檢測(cè)探針為n個(gè)，n為大于1的偶數(shù)，公共探針與檢測(cè)探針中心位于 同一條直線，n個(gè)檢測(cè)探針沿釋放管與公共探針中心連線對(duì)稱布置，相鄰檢測(cè)探針間隔或檢 測(cè)探針與公共探針間隔均相等。
[0007] 作為優(yōu)選，所述公共探針和所有檢測(cè)探針材質(zhì)為不銹鋼，外徑l_3mm。
[0008] 作為優(yōu)選，所述釋放管布置水流運(yùn)動(dòng)方向上游，公共探針布置在水流運(yùn)動(dòng)方向下 游，公共探針與釋放管之間的距離為L(zhǎng)，L等于2-3倍釋放管外徑，其中L不少于6_;公共探針 和檢測(cè)探針長(zhǎng)度相等，比釋放管長(zhǎng)L。
[0009] 作為優(yōu)選，所述n的取值為2,2個(gè)檢測(cè)探針?lè)謩e為左檢測(cè)探針和右檢測(cè)探針，控制 器控制左檢測(cè)探針和右檢測(cè)探針不同時(shí)導(dǎo)通，以防止因水質(zhì)導(dǎo)致左檢測(cè)探針和右檢測(cè)探針 電位不同引起的電流運(yùn)動(dòng)，影響檢測(cè)探針與公共探針之間電導(dǎo)率的監(jiān)測(cè)。
[0010] 作為優(yōu)選，所述n取值為大于2的偶數(shù)，檢測(cè)探針與公共探針導(dǎo)通時(shí)間為At:
[0011] A t〈L/Vmax/n/2
[0012] Vmax為待測(cè)量水流最大流速；
[0013]檢測(cè)探針編號(hào)，奇數(shù)號(hào)位于公共探針左側(cè)并按從左至右依次增大編號(hào)，偶數(shù)號(hào)為 公共探針右側(cè)并按從左至右依次增大編號(hào)，自距離公共探針最近的奇數(shù)號(hào)檢測(cè)探針開(kāi)始， 依次導(dǎo)通檢測(cè)探針與公共探針。
[0014] -種上述的流速測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟：
[0015] 1)將釋放管、公共探針、n個(gè)檢測(cè)探針置于待測(cè)流速位置，釋放管位于公共探針上 游，劑料倉(cāng)高于水面，檢測(cè)探針之間的距離A L;
[0016] 2)配置高濃度電離試劑，濃度不低于50%，并注入劑料倉(cāng)；
[0017] 3)控制器控制釋放管下端開(kāi)關(guān)打開(kāi)，流出電離試劑，0.5秒后自動(dòng)關(guān)閉，記錄開(kāi)關(guān) 開(kāi)啟時(shí)間To;
[0018] 4)控制器監(jiān)測(cè)n個(gè)檢測(cè)探針與公共探針之間的電導(dǎo)率，n個(gè)檢測(cè)探針與公共探針之 間的初始電導(dǎo)率Gi、G2、，，，、Gn，當(dāng)電離試劑流經(jīng)第m個(gè)檢測(cè)探針時(shí)，電導(dǎo)率6?將發(fā)生改變，記 錄對(duì)應(yīng)時(shí)間為T(mén) 1;檢測(cè)探針與公共探針的距離為L(zhǎng)m;
[0019] 5)則釋放管1與公共探針2之間的流速和方向分為：
[0020] V = yjLrn, -!- L： !(T\ ~T()) a = arctan(Lm/L)
[0021 ]有益效果:本發(fā)明的流速測(cè)量裝置，通過(guò)測(cè)量公共探針和檢測(cè)探針之間電導(dǎo)率的 變化測(cè)量出水流時(shí)間，進(jìn)而測(cè)量出水流流速，測(cè)量過(guò)程均通過(guò)控制器自動(dòng)完成，裝置自動(dòng)化 程度高，而且本裝置結(jié)構(gòu)巧妙，成本低;本發(fā)明的流速測(cè)量裝置的測(cè)量方法，利用高濃度電 離試劑從釋放管釋放，高濃度電離試劑經(jīng)過(guò)檢測(cè)探針與公共探針之間導(dǎo)致電導(dǎo)率變化，從 而測(cè)量出電離試劑在一定距離上所用的時(shí)間，測(cè)量出電離試劑的流速，測(cè)量精度高。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本發(fā)明的釋放管、公共探針和檢測(cè)探針的位置示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明的測(cè)試結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 如圖1至圖3所示，本發(fā)明的一種流速測(cè)量裝置，包括釋放管1、公共探針2和劑料倉(cāng) 5，所述劑料倉(cāng)5前端與釋放管1連通，釋放管1底部設(shè)有電磁開(kāi)關(guān)，劑料倉(cāng)5后端安裝有公共 探針2和檢測(cè)探針3,公共探針2與控制器6信號(hào)低電平相連，檢測(cè)探針3與控制器信號(hào)高電平 相連。
[0026] 在本發(fā)明中，所述釋放管1為中空結(jié)構(gòu)，外徑3-5_，內(nèi)徑1-2_，與劑料倉(cāng)5相通，劑 料倉(cāng)5頂部設(shè)注劑孔。所述檢測(cè)探針有5個(gè)，公共探針2和6個(gè)檢測(cè)探針位于同一直線上，6個(gè) 檢測(cè)探針沿釋放管1與公共探針2中心連線對(duì)稱布置，相鄰檢測(cè)探針3間隔或檢測(cè)探針3與公 共探針2間隔均相等。
[0027] 在本發(fā)明中，所述公共探針2、檢測(cè)探針材質(zhì)為不銹鋼，外徑l_3mm，所述釋放管布 置水流運(yùn)動(dòng)方向上游，公共探針2布置在水流運(yùn)動(dòng)方向下游，所述公共探針2與釋放管1距離 為L(zhǎng)，L等于2-3倍釋放管1外徑，其中L不少于6mm;公共探針2、和所有的檢測(cè)探針長(zhǎng)度相等， 比釋放管1長(zhǎng)L。
[0028] 在本發(fā)明中，所述n的取值為2,2個(gè)檢測(cè)探針?lè)謩e為左檢測(cè)探針和右檢測(cè)探針，控 制器控制左檢測(cè)探針和右檢測(cè)探針不同時(shí)導(dǎo)通，以防止因水質(zhì)導(dǎo)致左檢測(cè)探針和右檢測(cè)探 針電位不同引起的電流運(yùn)動(dòng)，影響檢測(cè)探針與公共探針之間電導(dǎo)率的監(jiān)測(cè)。
[0029] 在本發(fā)明中，所述n取值也可以為大于2的偶數(shù)，檢測(cè)探針與公共探針導(dǎo)通時(shí)間為 At:
[0030] A t<L/Vmax/n/2
[0031] Vmax為待測(cè)量水流最大流速；
[0032] 檢測(cè)探針編號(hào)，奇數(shù)號(hào)位于公共探針左側(cè)，偶數(shù)號(hào)為公共探針右側(cè)，自距離公共探 針最近的奇數(shù)號(hào)檢測(cè)探針開(kāi)始，依次導(dǎo)通檢測(cè)探針與公共探針。例如從最左端依次編號(hào)1、 3、5、2、4、6，從第五號(hào)檢測(cè)探針導(dǎo)通，然后按照2、4、6、1、3、5循環(huán)依次導(dǎo)通檢測(cè)探針與公共 探針。
[0033] -種上述的流速測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟：
[0034] 1)將釋放管1、公共探針2、6個(gè)檢測(cè)探針置于待測(cè)流速位置，釋放管1處于公共探針 2上游，劑料倉(cāng)5高于水面，以便試劑在重力作用下自動(dòng)從釋放管1中流出；
[0035] 2)配置高濃度電離試劑(如鹽水），濃度不低于50%，并注入劑料倉(cāng)5;
[0036] 3)控制器6控制釋放管1下端電磁閥打開(kāi)，流出電離試劑，0.5秒后自動(dòng)關(guān)閉，記錄 電磁閥開(kāi)啟時(shí)間To;
[0037] 4)控制器6檢測(cè)6個(gè)檢測(cè)探針?lè)謩e與公共探針2之間的電導(dǎo)率，檢測(cè)探針與公共探 針2之間的初始電導(dǎo)率6 1、62、63、64、65、66，檢測(cè)探針與公共探針均勻分布，相鄰之間的距離 為A L，當(dāng)電離試劑流經(jīng)檢測(cè)探針與公共探針2之間時(shí)，當(dāng)電離試劑流經(jīng)編號(hào)為第5個(gè)檢測(cè)探 針時(shí)，電導(dǎo)率G3將發(fā)生改變，記錄對(duì)應(yīng)時(shí)間為T(mén) 1;檢測(cè)探針與釋放管1之間的距離Lm;
[0038] 5)則釋放管1與公共探針2之間的流速和方向?yàn)椋?br>[0039] r =」Ll+L2/(T[-T0y a = arctan(Lm/L)0
[0040] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，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)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 流速測(cè)量裝置，其特征在于:包括釋放管、公共探針和劑料倉(cāng)，所述劑料倉(cāng)前端與釋 放管連通，釋放管底部設(shè)有電磁開(kāi)關(guān)，劑料倉(cāng)后端裝有公共探針和檢測(cè)探針，公共探針與控 制器信號(hào)低電平相連，檢測(cè)探針與控制器信號(hào)高電平相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流速測(cè)量裝置，其特征在于:所述釋放管為中空結(jié)構(gòu)，外徑3- 5mm，內(nèi)徑l-2mm，與劑料倉(cāng)相通，劑料倉(cāng)頂部設(shè)注劑孔。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流速測(cè)量裝置，其特征在于:所述檢測(cè)探針為n個(gè)，n為大于1的 偶數(shù)，公共探針與檢測(cè)探針中屯、位于同一條直線，n個(gè)檢測(cè)探針沿釋放管與公共探針中屯、連 線對(duì)稱布置，相鄰檢測(cè)探針間隔或檢測(cè)探針與公共探針間隔均相等。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流速測(cè)量裝置，其特征在于:所述公共探針和所有檢測(cè)探針材 質(zhì)為不誘鋼，外徑l-3mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的流速測(cè)量裝置，其特征在于:所述釋放管布置水流運(yùn)動(dòng)方 向上游，公共探針布置在水流運(yùn)動(dòng)方向下游，公共探針與釋放管之間的距離為L(zhǎng)，L等于2-3 倍釋放管外徑，其中L不少于6mm;公共探針和檢測(cè)探針長(zhǎng)度相等，比釋放管長(zhǎng)L。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流速測(cè)量裝置，其特征在于:所述n的取值為2，2個(gè)檢測(cè)探針?lè)?別為左檢測(cè)探針和右檢測(cè)探針，控制器控制左檢測(cè)探針和右檢測(cè)探針不同時(shí)導(dǎo)通。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流速測(cè)量裝置，其特征在于:所述n取值為大于2的偶數(shù)，檢測(cè) 探針與公共探針導(dǎo)通時(shí)間為A t: A t<L/Vmax/n/2 Vmax為待測(cè)量水流最大流速； 檢測(cè)探針編號(hào)，奇數(shù)號(hào)位于公共探針左側(cè)并按從左至右依次增大編號(hào)，偶數(shù)號(hào)為公共 探針右側(cè)并按從左至右依次增大編號(hào)，自距離公共探針最近的奇數(shù)號(hào)檢測(cè)探針開(kāi)始，依次 導(dǎo)通檢測(cè)探針與公共探針。8. -種如權(quán)利要求7所述的流速測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于:包括W下步驟： 1) 將釋放管、公共探針、n個(gè)檢測(cè)探針置于待測(cè)流速位置，釋放管位于公共探針上游，劑 料倉(cāng)高于水面，檢測(cè)探針之間的距離A L 2) 配置高濃度電離試劑，濃度不低于50 %，并注入劑料倉(cāng)； 3) 控制器控制釋放管下端開(kāi)關(guān)打開(kāi)，流出電離試劑，0.5秒后自動(dòng)關(guān)閉，記錄開(kāi)關(guān)開(kāi)啟 時(shí)間To; 4) 控制器監(jiān)測(cè)n個(gè)檢測(cè)探針與公共探針之間的電導(dǎo)率，n個(gè)檢測(cè)探針與公共探針之間的 初始電導(dǎo)率Gi、G2、，，，、Gn，當(dāng)電離試劑流經(jīng)第m個(gè)檢測(cè)探針時(shí)，電導(dǎo)率Gm將發(fā)生改變，記錄對(duì) 應(yīng)時(shí)間為T(mén)l;檢測(cè)探針與公共探針的距離為L(zhǎng)m; 5) 剛経放管1與公共探針2之間的流速V和方向a分為：O =曰ret曰n(Lm/L) D
【文檔編號(hào)】G01P5/08GK105911306SQ201610304599
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】陳紅, 閆靜, 陳珺, 房世龍, 魯娟娟, 嵇陽(yáng), 劉全帥
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)