CN104977080B - 紊流频率测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紊流频率测量装置及其测量方法，该装置包括空心状的测杆，测杆的底部安装有中空的套筒，套筒内套有可上下运动的感应紊流的感应片，在测杆内对称的安装有发光二极管和光敏单元，感应片的上端位于发光二极管和光敏单元之间，发光二极管与位于测杆顶部的稳压电源连接，光敏单元与位于测杆顶部的计数模块连接。本发明的紊流频率测量装置，通过感应片跟随水流紊动，改变光敏单元接收光强，从而促使计数模块计数，实现频率测量；采用聚苯乙烯和滑石粉配制的感应片，灵敏度高，能够感应水流的微小紊动。

Description

紊流频率测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种紊流频率测量装置及其测量方法，属于水流检测领域。

背景技术

自然界和工程中遇到的流体运动大多数为紊流，如闸、坝、管、水力机械等工程均会遇到紊流。其中频率是表征紊流特征的重要参数。目前紊流频率的测量缺乏有效手段，主要是通过流场结构测量，再反演计算紊动频率，限制了对紊流特性的研究和揭示。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种紊流频率测量装置及其测量方法，通过感应片跟随水流紊动，改变光敏单元接收光强，从而促使计数模块计数，实现频率测量，测量精度高。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的紊流频率测量装置，包括空心状的测杆，测杆的底部安装有中空的套筒，套筒内套有可上下运动的感应紊流的感应片，在测杆内对称的安装有发光二极管和光敏单元，感应片的上端位于发光二极管和光敏单元之间，发光二极管与位于测杆顶部的稳压电源连接，光敏单元与位于测杆顶部的计数模块连接。

作为优选，所述感应片由高密度聚苯乙烯和滑石粉配制而成，感应片的密度为1.01～1.02g/cm³。

作为优选，所述感应片为工字形，包括位于水流中的感应单元、自由无阻力在套筒内移动的垂直杆和位于套筒内的阻挡片，感应单元和阻挡片通过垂直杆连接，阻挡片的顶部端面与发光二极管和光敏单元下端面位于同一平面。

作为优选，所述垂直杆的直径比套筒的空心直径小0.5-1mm。

作为优选，所述感应片包含位于水流中的感应单元、自由无阻力在套筒内移动的垂直杆和位于套筒内的阻挡单元，感应单元和阻挡单元通过垂直杆连接，阻挡单元为圆锥台状，阻挡单元的高度比发光二极管和光敏单元的高度高，阻挡单元的下端面位于发光二极管和光敏单元的下方，所述垂直杆的直径比套筒的空心直径小0.5-1mm。由于阻挡单元为锥台状，在水流静止时，光敏单元接收到发光二极管是一个恒定值，当水流紊动后由于阻挡单元阻挡的面积大小不同，使得光敏单元接收到发光二极管的光强度是一个类似正弦曲线图，计数模块计算光敏单元在某一定时间内极大值或者极小值个数就可以测算出束流紊动频率。

一种如上述的紊流频率测量装置的测量方法，包括以下步骤：

1)将感应片置于套筒内，套筒固定安装于测杆下部；

2)将测杆置于待测量处；

3)发光二极管在稳压电源作用下，光强稳定，光敏单元输出电压不变化，作为计数模块基准电压；

4)感应片受水流紊动影响，沿套筒上下移动；

5)感应片上部上下移动阻断部分光强，改变发光二极管投射在光敏单元上的光强；

6)光敏单元输出电压变化，与基准电压比较由计数模块计数，获取单位时间内电压变化次数为N，N即代表了紊动频率。

有益效果：本发明的紊流频率测量装置，通过感应片跟随水流紊动，改变光敏单元接收光强，从而促使计数模块计数，实现频率测量；采用聚苯乙烯和滑石粉配制的感应片，灵敏度高，能够感应水流的微小紊动。

附图说明

图1为本发明的一种实施例的结构示意图；

图2为本发明中感应片的另一种结构示意图；

图3为图1中套筒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1和图3所示，本发明的紊流频率测量装置，包括空心状的测杆1，测杆1的底部安装有中空的套筒5，套筒5的纵截面为T型状，套筒5包含顶部的圆盘和位于圆盘下方的导向筒，圆盘由两个相同大小的半圆盘组成，导向筒由两个相同大小的半圆导向筒组成，圆盘通过螺纹与测杆1内壁连接；套筒5内套有可上下运动的感应紊流的感应片2，所述感应片2由高密度聚苯乙烯和滑石粉配制而成，感应片2的密度为1.01～1.02g/cm³，在测杆1内对称的安装有发光二极管3和光敏单元4，发光二极管3和光敏单元4安装在测杆1内壁并且发光二极管3和光敏单元4在测杆1内位于同一高度，感应片2的上端位于发光二极管3和光敏单元4之间，发光二极管3与位于测杆1顶部的稳压电源7连接，光敏单元4与位于测杆1顶部的计数模块6连接。

在本发明中，感应片2为工字形，包括位于水流中的感应单元、自由无阻力在套筒5内移动的垂直杆和位于套筒5内的阻挡片，感应单元和阻挡片通过垂直杆连接，阻挡片的顶部端面与发光二极管3和光敏单元4下端面位于同一平面，所述垂直杆的直径比套筒5的空心直径小0.5-1mm。

在本发明中，如图2所示，感应片2的另外一种结构包含位于水流中的感应单元、自由无阻力在套筒5内移动的垂直杆和位于套筒5内的阻挡单元，感应单元和阻挡单元通过垂直杆连接，阻挡单元为圆锥台状，阻挡单元的高度比发光二极管3和光敏单元4的高度高，阻挡单元的下端面位于发光二极管3和光敏单元4的下方，所述垂直杆的直径比套筒5的空心直径小0.5-1mm。由于阻挡单元为锥台状，在水流静止时，光敏单元4接收到发光二极管3是一个恒定值，当水流紊动后由于阻挡单元阻挡的面积大小不同，使得光敏单元4接收到发光二极管3的光强度是一个类似正弦曲线图，计数模块6计算光敏单元4在某一定时间内极大值或者极小值个数就可以测算出水流紊动频率。

本发明在安装时，首先将发光二极管3和光敏单元4安装在测杆1内壁，然后安装稳压电源7和计数模块6并与发光二极管3和光敏单元4连接，将感应片2安装于套筒5内，套筒5和感应片2一起安装在测杆1内。

一种如上述的紊流频率测量装置的测量方法，包括以下步骤：

1)将感应片2置于套筒5内，套筒5固定安装于测杆1下部；

2)将测杆1置于待测量处；

3)发光二极管3在稳压电源7作用下，光强稳定，光敏单元4输出电压不变化，作为计数模块6基准电压；

4)感应片2受水流紊动影响，沿套筒5上下移动；

5)感应片2上部上下移动阻断部分光强，改变发光二极管3投射在光敏单元4上的光强；

6)光敏单元4输出电压变化，与基准电压比较由计数模块6计数，获取单位时间内电压变化次数为N，N即代表了紊动频率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.紊流频率测量装置，其特征在于：包括空心状的测杆，测杆的底部安装有中空的套筒，套筒内套有可上下运动的感应紊流的感应片，在测杆内对称的安装有发光二极管和光敏单元，感应片的上端位于发光二极管和光敏单元之间，发光二极管与位于测杆顶部的稳压电源连接，光敏单元与位于测杆顶部的计数模块连接。所述感应片为工字形，包括位于水流中的感应单元、自由无阻力在套筒内移动的垂直杆和位于套筒内的阻挡片，感应单元和阻挡片通过垂直杆连接，阻挡片的顶部端面与发光二极管和光敏单元下端面位于同一平面；所述感应片包含位于水流中的感应单元、自由无阻力在套筒内移动的垂直杆和位于套筒内的阻挡单元，感应单元和阻挡单元通过垂直杆连接，阻挡单元为圆锥台状，阻挡单元的高度比发光二极管和光敏单元的高度高，阻挡单元的下端面位于发光二极管和光敏单元的下方，所述垂直杆的直径比套筒的空心直径小0.5-1mm。

2.根据权利要求1所述的紊流频率测量装置，其特征在于：所述感应片由高密度聚苯乙烯和滑石粉配制而成，感应片的密度为1.01～1.02g/cm3。

3.根据权利要求2所述的紊流频率测量装置，其特征在于：所述垂直杆的直径比套筒的空心直径小0.5-1mm。

4.一种如权利要求1至3任一项所述的紊流频率测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将感应片置于套筒内，套筒固定安装于测杆下部；

2)将测杆置于待测量处；

3)发光二极管在稳压电源作用下，光强稳定，光敏单元输出电压不变化，作为计数模块基准电压；

4)感应片受水流紊动影响，沿套筒上下移动；

5)感应片上部上下移动阻断部分光强，改变发光二极管投射在光敏单元上的光强；

6)光敏单元输出电压变化，与基准电压比较由计数模块计数，获取单位时间内电压变化次数为N，N即代表了紊动频率。