流速自動化測量裝置及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種流速自動化測量裝置及測量方法，該裝置包括釋放管、公共探針和劑料倉，所述劑料倉前端與釋放管連通，釋放管底部設(shè)有電磁開關(guān)，劑料倉后端裝有公共探針和檢測探針，公共探針與控制器信號低電平相連，檢測探針與控制器信號高電平相連。本發(fā)明的流速測量裝置，通過監(jiān)測公共探針與檢測探針之間電導(dǎo)率的變化獲取水流運動時間，進而計算水流流速，測量裝置自動化程度高，且裝置結(jié)構(gòu)巧妙、成本低；本發(fā)明的流速測量方法，釋放管釋放高濃度電離試劑，致使檢測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間，從而計算電離試劑運動速度，即對應(yīng)水流流速，具有測量精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
【專利說明】
流速自動化測量裝置及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及流速自動化測量裝置及測量方法，屬于流速測量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 流速是描述水流運動特性的基本參量，在實驗室里，其是模型驗證、工況試驗或方 案比選等過程中的必測參量。常有流速測量方法有畢托管、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)、粒子圖像測速儀 (PIV)和表面流場圖像測速儀(RMSIV)等。由于40￥、麗11^/〇從、？1￥、1^1￥等儀器操作復(fù) 雜、價格昂貴，難以大規(guī)模應(yīng)用；另外一方面，畢托管自動化程度低，而微型旋槳流速儀又易 受水質(zhì)干擾，測量精度有限，因此，迫切需要同時兼顧測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)明提供一種流速測量裝置及測 量方法，通過測量公共探針和檢測探針之間電導(dǎo)率的變化間接測量出水流流速，裝置自動 化程度高。
[0004] 技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種流速測量裝置，包括釋放管、公共 探針和劑料倉，所述劑料倉前端與釋放管連通，釋放管底部設(shè)有電磁開關(guān)，劑料倉后端裝有 公共探針和檢測探針，公共探針與控制器信號低電平相連，檢測探針與控制器信號高電平 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_，與劑料倉相通，劑料倉 頂部設(shè)注劑孔。
[0006] 作為優(yōu)選，所述檢測探針為n個，n為大于1的偶數(shù)，公共探針與檢測探針中心位于 同一條直線，n個檢測探針沿釋放管與公共探針中心連線對稱布置，相鄰檢測探針間隔或檢 測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動方向上游，公共探針布置在水流運動方向下 游，公共探針與釋放管之間的距離為L，L等于2-3倍釋放管外徑，其中L不少于6_;公共探針 和檢測探針長度相等，比釋放管長L。
[0009] 作為優(yōu)選，所述n的取值為2,2個檢測探針分別為左檢測探針和右檢測探針，控制 器控制左檢測探針和右檢測探針不同時導(dǎo)通，以防止因水質(zhì)導(dǎo)致左檢測探針和右檢測探針 電位不同引起的電流運動，影響檢測探針與公共探針之間電導(dǎo)率的監(jiān)測。
[0010] 作為優(yōu)選，所述n取值為大于2的偶數(shù)，檢測探針與公共探針導(dǎo)通時間為At:
[0011] A t〈L/Vmax/n/2
[0012] Vmax為待測量水流最大流速；
[0013]檢測探針編號，奇數(shù)號位于公共探針左側(cè)并按從左至右依次增大編號，偶數(shù)號為 公共探針右側(cè)并按從左至右依次增大編號，自距離公共探針最近的奇數(shù)號檢測探針開始， 依次導(dǎo)通檢測探針與公共探針。
[0014] -種上述的流速測量裝置的測量方法，包括以下步驟：
[0015] 1)將釋放管、公共探針、n個檢測探針置于待測流速位置，釋放管位于公共探針上 游，劑料倉高于水面，檢測探針之間的距離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；
[0017] 3)控制器控制釋放管下端開關(guān)打開，流出電離試劑，0.5秒后自動關(guān)閉，記錄開關(guān) 開啟時間To;
[0018] 4)控制器監(jiān)測n個檢測探針與公共探針之間的電導(dǎo)率，n個檢測探針與公共探針之 間的初始電導(dǎo)率Gi、G2、，，，、Gn，當電離試劑流經(jīng)第m個檢測探針時，電導(dǎo)率6?將發(fā)生改變，記 錄對應(yīng)時間為T 1;檢測探針與公共探針的距離為Lm;
[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)明的流速測量裝置，通過測量公共探針和檢測探針之間電導(dǎo)率的 變化測量出水流時間，進而測量出水流流速，測量過程均通過控制器自動完成，裝置自動化 程度高，而且本裝置結(jié)構(gòu)巧妙，成本低;本發(fā)明的流速測量裝置的測量方法，利用高濃度電 離試劑從釋放管釋放，高濃度電離試劑經(jīng)過檢測探針與公共探針之間導(dǎo)致電導(dǎo)率變化，從 而測量出電離試劑在一定距離上所用的時間，測量出電離試劑的流速，測量精度高。
【附圖說明】
[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、公共探針和檢測探針的位置示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明的測試結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 如圖1至圖3所示，本發(fā)明的一種流速測量裝置，包括釋放管1、公共探針2和劑料倉 5，所述劑料倉5前端與釋放管1連通，釋放管1底部設(shè)有電磁開關(guān)，劑料倉5后端安裝有公共 探針2和檢測探針3,公共探針2與控制器6信號低電平相連，檢測探針3與控制器信號高電平 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5相通，劑 料倉5頂部設(shè)注劑孔。所述檢測探針有5個，公共探針2和6個檢測探針位于同一直線上，6個 檢測探針沿釋放管1與公共探針2中心連線對稱布置，相鄰檢測探針3間隔或檢測探針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、檢測探針材質(zhì)為不銹鋼，外徑l_3mm，所述釋放管布 置水流運動方向上游，公共探針2布置在水流運動方向下游，所述公共探針2與釋放管1距離 為L，L等于2-3倍釋放管1外徑，其中L不少于6mm;公共探針2、和所有的檢測探針長度相等， 比釋放管1長L。
[0028] 在本發(fā)明中，所述n的取值為2,2個檢測探針分別為左檢測探針和右檢測探針，控 制器控制左檢測探針和右檢測探針不同時導(dǎo)通，以防止因水質(zhì)導(dǎo)致左檢測探針和右檢測探 針電位不同引起的電流運動，影響檢測探針與公共探針之間電導(dǎo)率的監(jiān)測。
[0029] 在本發(fā)明中，所述n取值也可以為大于2的偶數(shù)，檢測探針與公共探針導(dǎo)通時間為 At:
[0030] A t<L/Vmax/n/2
[0031] Vmax為待測量水流最大流速；
[0032] 檢測探針編號，奇數(shù)號位于公共探針左側(cè)，偶數(shù)號為公共探針右側(cè)，自距離公共探 針最近的奇數(shù)號檢測探針開始，依次導(dǎo)通檢測探針與公共探針。例如從最左端依次編號1、 3、5、2、4、6，從第五號檢測探針導(dǎo)通，然后按照2、4、6、1、3、5循環(huán)依次導(dǎo)通檢測探針與公共 探針。
[0033] -種上述的流速測量裝置的測量方法，包括以下步驟：
[0034] 1)將釋放管1、公共探針2、6個檢測探針置于待測流速位置，釋放管1處于公共探針 2上游，劑料倉5高于水面，以便試劑在重力作用下自動從釋放管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5;
[0036] 3)控制器6控制釋放管1下端電磁閥打開，流出電離試劑，0.5秒后自動關(guān)閉，記錄 電磁閥開啟時間To;
[0037] 4)控制器6檢測6個檢測探針分別與公共探針2之間的電導(dǎo)率，檢測探針與公共探 針2之間的初始電導(dǎo)率6 1、62、63、64、65、66，檢測探針與公共探針均勻分布，相鄰之間的距離 為A L，當電離試劑流經(jīng)檢測探針與公共探針2之間時，當電離試劑流經(jīng)編號為第5個檢測探 針時，電導(dǎo)率G3將發(fā)生改變，記錄對應(yīng)時間為T 1;檢測探針與釋放管1之間的距離Lm;
[0038] 5)則釋放管1與公共探針2之間的流速和方向為：
[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)選實施方式，應(yīng)當指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 流速測量裝置，其特征在于:包括釋放管、公共探針和劑料倉，所述劑料倉前端與釋 放管連通，釋放管底部設(shè)有電磁開關(guān)，劑料倉后端裝有公共探針和檢測探針，公共探針與控 制器信號低電平相連，檢測探針與控制器信號高電平相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流速測量裝置，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，與劑料倉相通，劑料倉頂部設(shè)注劑孔。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流速測量裝置，其特征在于:所述檢測探針為n個，n為大于1的 偶數(shù)，公共探針與檢測探針中屯、位于同一條直線，n個檢測探針沿釋放管與公共探針中屯、連 線對稱布置，相鄰檢測探針間隔或檢測探針與公共探針間隔均相等。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流速測量裝置，其特征在于:所述公共探針和所有檢測探針材 質(zhì)為不誘鋼，外徑l-3mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的流速測量裝置，其特征在于:所述釋放管布置水流運動方 向上游，公共探針布置在水流運動方向下游，公共探針與釋放管之間的距離為L，L等于2-3 倍釋放管外徑，其中L不少于6mm;公共探針和檢測探針長度相等，比釋放管長L。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流速測量裝置，其特征在于:所述n的取值為2，2個檢測探針分 別為左檢測探針和右檢測探針，控制器控制左檢測探針和右檢測探針不同時導(dǎo)通。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的流速測量裝置，其特征在于:所述n取值為大于2的偶數(shù)，檢測 探針與公共探針導(dǎo)通時間為A t: A t<L/Vmax/n/2 Vmax為待測量水流最大流速； 檢測探針編號，奇數(shù)號位于公共探針左側(cè)并按從左至右依次增大編號，偶數(shù)號為公共 探針右側(cè)并按從左至右依次增大編號，自距離公共探針最近的奇數(shù)號檢測探針開始，依次 導(dǎo)通檢測探針與公共探針。8. -種如權(quán)利要求7所述的流速測量裝置的測量方法，其特征在于:包括W下步驟： 1) 將釋放管、公共探針、n個檢測探針置于待測流速位置，釋放管位于公共探針上游，劑 料倉高于水面，檢測探針之間的距離A L 2) 配置高濃度電離試劑，濃度不低于50 %，并注入劑料倉； 3) 控制器控制釋放管下端開關(guān)打開，流出電離試劑，0.5秒后自動關(guān)閉，記錄開關(guān)開啟 時間To; 4) 控制器監(jiān)測n個檢測探針與公共探針之間的電導(dǎo)率，n個檢測探針與公共探針之間的 初始電導(dǎo)率Gi、G2、，，，、Gn，當電離試劑流經(jīng)第m個檢測探針時，電導(dǎo)率Gm將發(fā)生改變，記錄對 應(yīng)時間為Tl;檢測探針與公共探針的距離為Lm; 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】G01P5/08GK105911306SQ201610304599
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】陳紅, 閆靜, 陳珺, 房世龍, 魯娟娟, 嵇陽, 劉全帥
【申請人】河海大學(xué)