CN103399167A - 一种可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置，由壳体，八只压电传感器、压电传感器处理电路，以及外螺纹、内螺纹等附属部分组成，所述壳体是圆柱状结构，所述八只压电传感器均布在壳体的外周，所述压电传感器处理电路位于壳体内部。本发明结构简单，安装方便，测点就是实际受力位置，能获得分布数据，对于大型结构的安全监控而言，显得更为重要；主要用于在气体或者液体环境中工作的带杆件结构支撑的大型结构，对杆件支撑各个切面上的介质流速与流向数据的测量。
Description
技术领域
本发明涉及传感装置技术领域，具体的是一种可用于气体与液体介质的流向
和流速传感装置。
背景技术
对于杆件结构支撑的大型结构，各个杆件的受力大小与方位会对整个结构的稳定性产生影响，严重情况下甚至导致结构的侧倾或者倾覆。因此重要的大型结构如海洋平台等都需要有流向、流速传感装置，配合安全监控系统工作。目前的处理方法包括：
1、设置单一的流速与流向测量系统，并根据这个测量系统的数据计算整个装置的受力情况。这种方法只适用于小型结构，在大型结构中由于各个位置的流体流动情况存在的差异较大，单一测量点数据并不足以代表整体的受力情况，无法取得较好的结构姿态控制效果。
2、设置分布式的流体流速与流向测量系统，根据结构特点，在多个位置设置单独的流体流速与流向测量系统。这种方法可以获得更多的数据，对结构的受力情况分析更符合实际情况，但是在设计中需要增加辅助的固定装置、系统的布线走向也更复杂，另外为了避免结构柱支撑对流速测量产生干扰，测点一般离柱状结构有一定距离，有时测量结果与实际情况会有较大的误差。另外安装工作量一般也较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有流向、流速测量方法的不足，设计一种新的传感器，以很好地、经济地解决功能单一，分布式测量困难等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置，由壳体，八只压电传感器、压电传感器处理电路，以及外螺纹、内螺纹等附属部分组成，所述壳体是圆柱状结构，所述八只压电传感器均布在壳体的外周，所述压电传感器处理电路位于壳体内部。
进一步的，通过所述外螺纹和内螺纹可以将多个该传感装置连接在一起。
进一步的，所述壳体中具有内部空腔，所述压电传感器连接的控制线通过内部空腔连接到压电传感器处理电路上。
进一步的，还包括电源及数据线，所述电源及数据线通过端孔穿出到传感装置外面。
进一步的，该传感装置和被测试的杆件。
进一步的，当包围杆件的流体介质发生流动时，只要流动雷诺数达到一定范围，尾流左右两侧就会产生成对的、交替排列的、旋转方向相反的反对称涡旋。每个涡出现的频率f与流体速度v成正比，通过测量涡流的脱落频率就可以确定流体的速度。
进一步的，通过检测各个方位的压电传感器的信号对应关系，可以确定来流方向。
进一步的，将相对方位的压电传感器信号进行差分运算，取出其中一组平均幅值最大且波形稳定的差分信号，从差分信号的频率获得流速信息，从信号源的传感器方位获得流向信息。
本发明的有益效果是，可以装置两端的螺纹与支撑件相连，相关的走线通过内部连接孔与空腔进行，简化安装；不改变支撑件的布局结构，测点就在支撑件上，与实际的受力位置最接近；只要用多个本测量系统替换原支撑件或与原支撑件相连，就可以获得分布式测量数据。
本发明结构简单，安装方便，测点就是实际受力位置，能获得分布数据，对于大型结构的安全监控而言，显得更为重要；主要用于在气体或者液体环境中工作的带杆件结构支撑的大型结构，对杆件支撑各个切面上的介质流速与流向数据的测量。
附图说明
图1是本发明的可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置的结构示意图；
图 2 是本发明的传感装置与结构附属杆件相连以及多个本装置连接的示意图；
图 3 流体流经本发明的装置时产生的涡街结构示意图；
图 4 是压电传感器均布安装及其编号的示意图；
图 5 是压电传感器用于监测流量与流向时的信号波形示意图；
图 6 是对向安装压电传感器差分信号示意图。
图中各附图标记为：1-壳体；2-压电传感器；3-压电传感器处理电路；4-内部空腔；5-电源及数据线；6-外螺纹；7-内螺纹；8-杆件；9-传感装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明涉及的传感装置利用卡门涡街原理工作。流体流经非流线形物体时，尾流左右两侧就会产生成对的、交替排列的、旋转方向相反的反对称涡旋。每个涡出现的频率f与流体速度v成正比，通过测量涡流的脱落频率就可以确定流体的速度。而通过检测各个方位压电传感器的信号对应关系，可以确定来流方向。
如图１所示，本发明的可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置由壳体１，八只均布的压电传感器2、压电传感器处理电路3，以及外螺纹6、内螺纹7等附属部分组成。
本发明的传感装置工作方式：
把传感装置设计成包括壳体1、分布式的压电传感器布局和便捷的附属连接装置、内部空腔4等组成结构。壳体1利用公知技术连接固定在被监测结构上，电源及数据线5通过端孔穿出到传感装置外面；压电传感器2均布安装在装置周边，压电传感器2连接的控制线仍然通过壳体1的内部空腔4连接到压电传感器处理电路3上。
如图2所示，本传感装置9利用螺纹连接，共同构成整个杆件8的组成部分。利用杆件内部的联通孔，实现电源与数据线的连接。为压电传感处理电路3供电与传输数据。如图3所示，当包围杆件8的流体介质发生流动时，只要流动雷诺数达到一定范围，尾流左右两侧就会产生成对的、交替排列的、旋转方向相反的反对称涡旋。每个涡出现的频率f与流体速度v成正比，通过测量涡流的脱落频率就可以确定流体的速度。而通过检测各个方位压电传感器的信号对应关系，可以确定来流方向。如图6所示，通过对对向差分信号的分析，可以确定传感器1号与传感器5号的差分结果中存在明显的频率信号，可以确定流动的方向为传感器1号与传感器5号的垂直方向；再根据图5所示，在传感器2号与4号的信号中可见幅值较小的频率信息，传感器6号、7号、8号，检测不到明显的频率信号，由于只有在尾流才会出现涡街信号，因此可确定传感器2号与4号位于流动的下游。由此本装置获得流速与流向信息。如图2所示，本装置与原杆件系统连接后，在外观上与常规杆件系统无差异，不会引起杆件系统风阻性能的差异。
Claims (9)
1.一种可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置，由壳体（１），八只压电传感器（2）、压电传感器处理电路（3），以及外螺纹（6）、内螺纹（7）等附属部分组成，其特征在于：所述壳体（1）是圆柱状结构，所述八只压电传感器（2）均布在壳体（１）的外周，所述压电传感器处理电路（3）位于壳体（１）内部。
2.如权利要求1所述的可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置，其特征在于：通过所述外螺纹（6）和内螺纹（7）可以将多个该传感装置（9）连接在一起。
3.如权利要求1所述的可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置，其特征在于：所述壳体（1）中具有内部空腔（4），所述压电传感器（2）连接的控制线通过内部空腔（4）连接到压电传感器处理电路（3）上。
4.如权利要求1所述的可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置，其特征在于：还包括电源及数据线（5），所述电源及数据线通过端孔穿出到传感装置外面。
5.如权利要求1所述的可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置，其特征在于：该传感装置和被测试的杆件（8）。
6.如权利要求5所述的可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置，其特征在于：当包围杆件（8）的流体介质发生流动时，只要流动雷诺数达到一定范围，尾流左右两侧就会产生成对的、交替排列的、旋转方向相反的反对称涡旋。
7.每个涡出现的频率f与流体速度v成正比，通过测量涡流的脱落频率就可以确定流体的速度。
8.如权利要求1所述的可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置，其特征在于：通过检测各个方位的压电传感器（2）的信号对应关系，可以确定来流方向。
9.如权利要求7所述的可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置，其特征在于：将相对方位的压电传感器信号进行差分运算，取出其中一组平均幅值最大且波形稳定的差分信号，从差分信号的频率获得流速信息，从信号源的传感器方位获得流向信息。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104267210A (zh) * | 2014-08-26 | 2015-01-07 | 湖北民族学院 | 芯片级载气流速流向传感器及其检测控制系统 |
| CN109917148A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-06-21 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 基于叠加态涡旋光的物体转动方向探测装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5357795A (en) * | 1993-03-17 | 1994-10-25 | Djorup Robert Sonny | Anemometer transducer wind set |
| JPH09196957A (ja) * | 1996-01-12 | 1997-07-31 | Yokogawa Electric Corp | 風向風速計 |
| JPH09196959A (ja) * | 1996-01-19 | 1997-07-31 | Yokogawa Electric Corp | 風向風速計 |
| JP2004333257A (ja) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | Kajima Corp | 石膏柱体による流速測定方法及び装置 |
| CN103217548A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-07-24 | 中南大学 | 一种涡街风速计 |
-
2013
- 2013-07-26 CN CN2013103211832A patent/CN103399167A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5357795A (en) * | 1993-03-17 | 1994-10-25 | Djorup Robert Sonny | Anemometer transducer wind set |
| JPH09196957A (ja) * | 1996-01-12 | 1997-07-31 | Yokogawa Electric Corp | 風向風速計 |
| JPH09196959A (ja) * | 1996-01-19 | 1997-07-31 | Yokogawa Electric Corp | 風向風速計 |
| JP2004333257A (ja) * | 2003-05-06 | 2004-11-25 | Kajima Corp | 石膏柱体による流速測定方法及び装置 |
| CN103217548A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-07-24 | 中南大学 | 一种涡街风速计 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104267210A (zh) * | 2014-08-26 | 2015-01-07 | 湖北民族学院 | 芯片级载气流速流向传感器及其检测控制系统 |
| CN109917148A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-06-21 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 基于叠加态涡旋光的物体转动方向探测装置 |
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