一種近壁面流速測(cè)量裝置的制造方法
【專利摘要】一種近壁面流速測(cè)量裝置，由柔性薄膜、多通道恒溫控制器以及計(jì)算機(jī)構(gòu)成，所述計(jì)算機(jī)連接多通道恒溫控制器，所述多通道恒溫控制器連接柔性薄膜，其中：所述柔性薄膜，其上表面印刷有測(cè)量元件陣列，下表面印刷有供電線路，所述測(cè)量元件連接供電線路，測(cè)量元件為電熱絲；所述多通道恒溫控制器，用于為每一個(gè)測(cè)量元件提供輸出功率可控的電源，通過快速的輸出功率調(diào)整，使測(cè)量元件始終保持某一恒定溫度；所述計(jì)算機(jī)，用于計(jì)算和記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。既可避免接觸式測(cè)量方式對(duì)流場(chǎng)的擾動(dòng)問題，又可解決如PIV、LDV等非接觸式測(cè)量方式在近壁面時(shí)無法測(cè)量的缺點(diǎn)，為近壁面流體流速測(cè)量提供一種新的解決方案。
【專利說明】
一種近壁面流速測(cè)量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及流場(chǎng)測(cè)試，尤其與近壁面流速測(cè)量有關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有對(duì)于流體流速測(cè)量的主要有接觸式和非接觸式兩種方法。接觸式測(cè)量(如探針、熱線等)方法必須將探測(cè)裝置放置與被測(cè)流體中，必然會(huì)對(duì)流體流場(chǎng)造成擾動(dòng)，從而影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性;非接觸式如PIV、LDV等測(cè)量方法，由于利用的是光學(xué)非接觸測(cè)量方式，無需將探測(cè)器件放置于被測(cè)流場(chǎng)中，只需激光能照射到流程測(cè)量區(qū)域即可，所以對(duì)流場(chǎng)不會(huì)造成擾動(dòng)和影響。非接觸式測(cè)量是目前流場(chǎng)測(cè)量的主流選擇的手段。
[0003]諸如PIV、LDV等非接觸式測(cè)量雖然在流場(chǎng)測(cè)量中有很大的優(yōu)勢(shì)，但也有其不足和缺陷。在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中，需要針對(duì)近壁面的氣體或者液體流速進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于PIV或LDV測(cè)量方法需要使用的激光，因?yàn)闀?huì)在非常接近壁面時(shí)形成強(qiáng)烈的反光而無法測(cè)量;并且，PIV或LDV測(cè)量方法要依賴流場(chǎng)中的示蹤粒子，由于在非常接近壁面時(shí)粒子非常稀少，無法保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了更方便更精確的測(cè)量近壁面流速，本發(fā)明提供一種近壁面流速測(cè)量裝置，既可避免接觸式測(cè)量方式對(duì)流場(chǎng)的擾動(dòng)問題，又可解決如PIV、LDV等非接觸式測(cè)量方式在近壁面時(shí)無法測(cè)量的缺點(diǎn)，為近壁面流體流速測(cè)量提供一種新的解決方案。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，擬采用以下技術(shù):
[0006]—種近壁面流速測(cè)量裝置，其特征在于，所述裝置由柔性薄膜、多通道恒溫控制器以及計(jì)算機(jī)構(gòu)成，所述計(jì)算機(jī)連接多通道恒溫控制器，所述多通道恒溫控制器連接柔性薄膜，其中:所述柔性薄膜，其上表面印刷有測(cè)量元件陣列，下表面印刷有供電線路，所述測(cè)量元件連接供電線路，測(cè)量元件為電熱絲;所述多通道恒溫控制器，用于為每一個(gè)測(cè)量元件提供輸出功率可控的電源，通過快速的輸出功率調(diào)整，使測(cè)量元件始終保持某一恒定溫度;所述計(jì)算機(jī)，用于計(jì)算和記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0007]進(jìn)一步的，所述柔性薄膜的下表面上還粘接有一粘貼層，用于與被測(cè)物體表面粘貝占。所述粘貼層由PET膜和粘合劑涂層組成，所述粘合劑涂層為可移水性壓敏不干膠水涂層。粘貼層的厚度為0.06mm?0.2mm。
[0008]進(jìn)一步的，每一個(gè)測(cè)量元件是由一對(duì)垂直分布的電熱絲組成。電熱絲的長(zhǎng)度為
0.5mm?4mm，直徑為Ιμπι?I Ομπι，材料為鈾、媽或鈾銘合金。
[0009]進(jìn)一步的，所述多通道恒溫控制器連接供電線路。
[0010]進(jìn)一步的，所述柔性薄膜(I)采用PEI1耐高溫膜，厚度為0.2mm?0.5mm。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
[0012]1、本發(fā)明通過測(cè)量電熱絲輸出的功率大小來反映流體流速的大小，由于是將測(cè)量元件及其供電線路分別印刷在一張柔性薄膜的兩面，柔性薄膜可很好的貼合于被測(cè)物體的表面，形成與之表面一致的形狀，而且薄膜厚度很薄，僅為0.2mm?0.5mm，電熱絲直徑也僅為Ιμπι?ΙΟμπι從而保證不會(huì)影響流場(chǎng)的流動(dòng)特性，極大提高近壁面流場(chǎng)測(cè)量精度；
[0013]2、柔性薄膜采用PET耐高溫膜，在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，長(zhǎng)期使用耐高溫可達(dá)120°C，短期(I小時(shí)內(nèi)使用)可在180°C下使用，且具有優(yōu)良的電絕緣性優(yōu)以及尺寸穩(wěn)定性，使得測(cè)量裝置可應(yīng)用于一些條件惡劣的測(cè)試環(huán)境，提高了應(yīng)用范圍和長(zhǎng)期使用的測(cè)量穩(wěn)定性；
[0014]3、在柔性薄膜的下表面上設(shè)有粘貼層，進(jìn)一步加強(qiáng)柔性薄膜與被測(cè)物體的表面的貼合效果，使其緊密粘合，還避免柔性薄膜受流場(chǎng)或其他影響而離開物體壁面;粘貼層由PET膜和粘合劑涂層組成，其中粘合劑采用可移水性壓敏不干膠水，可重復(fù)使用，溫度適應(yīng)范圍寬至-30?90°C;
[0015]4、由于電阻絲是相互垂直的兩個(gè)方向，因此可以測(cè)試出近壁面流場(chǎng)的兩個(gè)相互垂直方向的分速度；
[0016]5、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)和普及，既避免了接觸式測(cè)量方式對(duì)流場(chǎng)的擾動(dòng)問題，又解決了如PI V、LDV等非接觸式測(cè)量方式在近壁面時(shí)無法測(cè)量的問題，適合作為近壁面流體流速測(cè)量一種新方案進(jìn)行推廣。
【附圖說明】
[0017]圖1示出了本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2示出了本發(fā)明的柔性薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3示出了本發(fā)明的測(cè)量元件的放大視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1?3所示，一種近壁面流速測(cè)量裝置，由柔性薄膜1、多通道恒溫控制器2以及計(jì)算機(jī)3構(gòu)成，所述計(jì)算機(jī)3連接多通道恒溫控制器2，所述多通道恒溫控制器2連接柔性薄膜1，其中:所述柔性薄膜1，其上表面印刷有測(cè)量元件1-1陣列，下表面印刷有供電線路1-2，所述測(cè)量元件1-1連接供電線路1-2，所述測(cè)量元件1-1為電熱絲4;所述多通道恒溫控制器2，用于為每一個(gè)測(cè)量元件1-1提供輸出功率可控的電源，通過快速的輸出功率調(diào)整，使測(cè)量元件1-1始終保持某一恒定溫度;所述計(jì)算機(jī)3，用于計(jì)算和記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。具體的，所述多通道恒溫控制器2連接供電線路1-2;所述柔性薄膜I采用PET耐高溫膜，厚度為0.2mm?
0.5mm;所述電熱絲4的長(zhǎng)度為0.5mm?4mm，直徑為Ιμπι?ΙΟμπι，材料為鈾、媽或鈾銘合金。
[0021]工作時(shí)，將柔性薄膜I貼合到被測(cè)物體表面后，由多通道恒溫控制器2通過供電線路1-2對(duì)每一個(gè)測(cè)量元件1-1供電，并使測(cè)量元件1-1的發(fā)熱溫度保持在某一設(shè)定溫度下；當(dāng)氣體或者液體從被測(cè)試表面附近流過時(shí)，會(huì)將柔性薄膜I上的電熱絲4的發(fā)熱量帶走，使電熱絲4溫度下降，為了維持電熱絲4溫度恒定，則多通道恒溫控制器2需要迅速增大電熱絲4的發(fā)熱功率。物體表面流體流速越高，則帶走的熱量就越多，為保持電熱絲4溫度恒定則需要提供的功率就越大，即實(shí)現(xiàn)了通過測(cè)量電熱絲4輸出的功率大小來反映流體流速的大小。由于是將測(cè)量元件1-1及其供電線路1-2分別印刷在一張柔性薄膜I的兩面，柔性薄膜I可很好的貼合于被測(cè)物體的表面，形成與之表面一致的形狀，而且柔性薄膜I厚度很薄，從而保證不會(huì)影響流場(chǎng)的流動(dòng)特性，極大提高近壁面流場(chǎng)測(cè)量精度。
[0022]作為優(yōu)選實(shí)施方式，所述柔性薄膜I的下表面上還粘接有一厚度為0.06mm?0.2mm的粘貼層1-3，粘貼層1-3由PET膜和粘合劑涂層組成，所述粘合劑涂層為可移水性壓敏不干膠水涂層，可重復(fù)使用，溫度適應(yīng)范圍寬至-30?90°C。粘貼層1-3進(jìn)一步加強(qiáng)了柔性薄膜I與被測(cè)物體的壁面的貼合效果，使其緊密粘合。
[0023]作為優(yōu)選實(shí)施方式，每一個(gè)測(cè)量兀件1-1是由一對(duì)垂直分布的電熱絲4組成，可以測(cè)試出近壁面流場(chǎng)的兩個(gè)相互垂直方向的分速度。
[0024]本發(fā)明既避免了接觸式測(cè)量方式對(duì)流場(chǎng)的擾動(dòng)問題，又解決了如PIV、LDV等非接觸式測(cè)量方式在近壁面時(shí)無法測(cè)量的問題，適合作為近壁面流體流速測(cè)量一種新方案進(jìn)行推廣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種近壁面流速測(cè)量裝置，其特征在于，所述裝置由柔性薄膜(I)、多通道恒溫控制器(2)以及計(jì)算機(jī)(3)構(gòu)成，所述計(jì)算機(jī)(3)連接多通道恒溫控制器(2)，所述多通道恒溫控制器(2)連接柔性薄膜(I)，其中: 所述柔性薄膜(I)，其上表面印刷有測(cè)量元件(1-1)陣列，下表面印刷有供電線路(1-2)，測(cè)量元件(1-1)連接供電線路(1-2)，所述測(cè)量元件(1-1)為電熱絲(4); 所述多通道恒溫控制器(2)，用于為每一個(gè)測(cè)量元件(1-1)提供輸出功率可控的電源，通過快速的輸出功率調(diào)整，使測(cè)量元件(1-1)始終保持某一恒定溫度； 所述計(jì)算機(jī)(3)，用于計(jì)算和記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近壁面流速測(cè)量裝置，其特征在于，所述柔性薄膜(I)的下表面上還粘接有一粘貼層(1-3)，用于與被測(cè)物體表面粘貼。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近壁面流速測(cè)量裝置，其特征在于，每一個(gè)測(cè)量元件(1-1)是由一對(duì)垂直分布的電熱絲(4)組成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近壁面流速測(cè)量裝置，其特征在于，所述多通道恒溫控制器(2)連接供電線路(1-2)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近壁面流速測(cè)量裝置，其特征在于，所述柔性薄膜(I)采用PET耐高溫膜。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近壁面流速測(cè)量裝置，其特征在于，所述柔性薄膜(I)厚度為0.2mm ?0.5mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近壁面流速測(cè)量裝置，其特征在于，所述電熱絲(4)的長(zhǎng)度為0.5mm ?4mm，直徑為 Iym ?I Oym ο8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近壁面流速測(cè)量裝置，其特征在于，所述電熱絲(4)為材料為鉑、鎢或鉑銠合金。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的近壁面流速測(cè)量裝置，其特征在于，所述粘貼層(1-3)由PET膜和粘合劑涂層組成，所述粘合劑涂層為可移水性壓敏不干膠水涂層。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的近壁面流速測(cè)量裝置，其特征在于，所述粘貼層(1-3)的厚度為0.06mm?0.2mm。
【文檔編號(hào)】G01P5/10GK106066407SQ201610454946
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日 公開號(hào)201610454946.4, CN 106066407 A, CN 106066407A, CN 201610454946, CN-A-106066407, CN106066407 A, CN106066407A, CN201610454946, CN201610454946.4
【發(fā)明人】吉雷, 張惟斌, 譚善文, 鄧萬權(quán), 江啟峰, 余波, 劉忠, 匡曉艷
【申請(qǐng)人】西華大學(xué)