CN105911306B - 流速自动化测量装置及测量方法 - Google Patents

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    • G01P5/08—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring variation of an electric variable directly affected by the flow, e.g. by using dynamo-electric effect

Abstract

本发明公开了一种流速自动化测量装置及测量方法，该装置包括释放管、公共探针和剂料仓，所述剂料仓前端与释放管连通，释放管底部设有电磁开关，剂料仓后端装有公共探针和检测探针，公共探针与控制器信号低电平相连，检测探针与控制器信号高电平相连。本发明的流速测量装置，通过监测公共探针与检测探针之间电导率的变化获取水流运动时间，进而计算水流流速，测量装置自动化程度高，且装置结构巧妙、成本低；本发明的流速测量方法，释放管释放高浓度电离试剂，致使检测探针与公共探针之间电导率变化，获得电离试剂在一定距离上所用时间，从而计算电离试剂运动速度，即对应水流流速，具有测量精度高、稳定性好等优点。

Description

流速自动化测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及流速自动化测量装置及测量方法，属于流速测量领域。
背景技术
流速是描述水流运动特性的基本参量，在实验室里，其是模型验证、工况试验或方案比选等过程中的必测参量。常有流速测量方法有毕托管、微型旋桨流速仪、超声波多谱勒流速仪(ADV)、热线热膜流速仪(HWFA)、激光多谱勒流速仪(LDV/LDA)、粒子图像测速仪(PIV)和表面流场图像测速仪(RMSIV)等。由于ADV、HWFA、LDV/LDA、PIV、RMSIV等仪器操作复杂、价格昂贵，难以大规模应用；另外一方面，毕托管自动化程度低，而微型旋桨流速仪又易受水质干扰，测量精度有限，因此，迫切需要同时兼顾测量精度及操作性的流速新方法。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种流速自动化测量装置及测量方法，通过测量公共探针和检测探针之间电导率的变化间接测量出水流流速，装置自动化程度高。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种流速自动化测量装置，包括释放管、公共探针和剂料仓，所述剂料仓前端与释放管连通，释放管底部设有电磁开关，剂料仓后端装有公共探针和检测探针，公共探针与控制器信号低电平相连，检测探针与控制器信号高电平相连。
作为优选，所述释放管为中空结构，外径3-5mm，内径1-2mm，与剂料仓相通，剂料仓顶部设注剂孔。
作为优选，所述检测探针为n个，n为大于1的偶数，公共探针与检测探针中心位于同一条直线，n个检测探针沿释放管与公共探针中心连线对称布置，相邻检测探针间隔或检测探针与公共探针间隔均相等。
作为优选，所述公共探针和所有检测探针材质为不锈钢，外径1-3mm。
作为优选，所述释放管布置水流运动方向上游，公共探针布置在水流运动方向下游，公共探针与释放管之间的距离为L，L等于2-3倍释放管外径，其中L不少于6mm；公共探针和检测探针长度相等，比释放管长L。
作为优选，所述n的取值为2，2个检测探针分别为左检测探针和右检测探针，控制器控制左检测探针和右检测探针不同时导通，以防止因水质导致左检测探针和右检测探针电位不同引起的电流运动，影响检测探针与公共探针之间电导率的监测。
作为优选，所述n取值为大于2的偶数，检测探针与公共探针导通时间为Δt：
Δt<L/Vmax/n/2
Vmax为待测量水流最大流速；
检测探针编号，奇数号位于公共探针左侧并按从左至右依次增大编号，偶数号为公共探针右侧并按从左至右依次增大编号，自距离公共探针最近的奇数号检测探针开始，依次导通检测探针与公共探针。
一种上述的流速自动化测量装置的测量方法，包括以下步骤：
1)将释放管、公共探针、n个检测探针置于待测流速位置，释放管位于公共探针上游，剂料仓高于水面，检测探针之间的距离ΔL；
2)配置高浓度电离试剂，浓度不低于50％，并注入剂料仓；
3)控制器控制释放管下端开关打开，流出电离试剂，0.5秒后自动关闭，记录开关开启时间T0；
4)控制器监测n个检测探针与公共探针之间的电导率，n个检测探针与公共探针之间的初始电导率G1、G2、,,,、Gn，当电离试剂流经第m个检测探针时，电导率Gm将发生改变，记录对应时间为T1；检测探针与公共探针的距离为Lm；
5)则释放管1与公共探针2之间的流速和方向分为：
有益效果：本发明的流速自动化测量装置，通过测量公共探针和检测探针之间电导率的变化测量出水流时间，进而测量出水流流速，测量过程均通过控制器自动完成，装置自动化程度高，而且本装置结构巧妙，成本低；本发明的流速自动化测量装置的测量方法，利用高浓度电离试剂从释放管释放，高浓度电离试剂经过检测探针与公共探针之间导致电导率变化，从而测量出电离试剂在一定距离上所用的时间，测量出电离试剂的流速，测量精度高。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图。
图2为本发明的释放管、公共探针和检测探针的位置示意图。
图3为本发明的测试结构示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明的一种流速自动化测量装置，包括释放管1、公共探针2和剂料仓5，所述剂料仓5前端与释放管1连通，释放管1底部设有电磁开关，剂料仓5后端安装有公共探针2和检测探针3，公共探针2与控制器6信号低电平相连，检测探针3与控制器信号高电平相连。
在本发明中，所述释放管1为中空结构，外径3-5mm，内径1-2mm，与剂料仓5相通，剂料仓5顶部设注剂孔。所述检测探针有5个，公共探针2和6个检测探针位于同一直线上，6个检测探针沿释放管1与公共探针2中心连线对称布置，相邻检测探针3间隔或检测探针3与公共探针2间隔均相等。
在本发明中，所述公共探针2、检测探针材质为不锈钢，外径1-3mm，所述释放管布置水流运动方向上游，公共探针2布置在水流运动方向下游，所述公共探针2与释放管1距离为L，L等于2-3倍释放管1外径，其中L不少于6mm；公共探针2、和所有的检测探针长度相等，比释放管1长L。
在本发明中，所述n的取值为2，2个检测探针分别为左检测探针和右检测探针，控制器控制左检测探针和右检测探针不同时导通，以防止因水质导致左检测探针和右检测探针电位不同引起的电流运动，影响检测探针与公共探针之间电导率的监测。
在本发明中，所述n取值也可以为大于2的偶数，检测探针与公共探针导通时间为Δt：
Δt<L/Vmax/n/2
Vmax为待测量水流最大流速；
检测探针编号，奇数号位于公共探针左侧，偶数号为公共探针右侧，自距离公共探针最近的奇数号检测探针开始，依次导通检测探针与公共探针。例如从最左端依次编号1、3、5、2、4、6，从第五号检测探针导通，然后按照2、4、6、1、3、5循环依次导通检测探针与公共探针。
一种上述的流速自动化测量装置的测量方法，包括以下步骤：
1)将释放管1、公共探针2、6个检测探针置于待测流速位置，释放管1处于公共探针2上游，剂料仓5高于水面，以便试剂在重力作用下自动从释放管1中流出；
2)配置高浓度电离试剂(如盐水)，浓度不低于50％，并注入剂料仓5；
3)控制器6控制释放管1下端电磁阀打开，流出电离试剂，0.5秒后自动关闭，记录电磁阀开启时间T0；
4)控制器6检测6个检测探针分别与公共探针2之间的电导率，检测探针与公共探针2之间的初始电导率G1、G2、G3、G4、G5、G6，检测探针与公共探针均匀分布，相邻之间的距离为ΔL，当电离试剂流经检测探针与公共探针2之间时，当电离试剂流经编号为第5个检测探针时，电导率G3将发生改变，记录对应时间为T1；检测探针与释放管1之间的距离Lm；
5)则释放管1与公共探针2之间的流速和方向为：
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 (5)

1.流速自动化测量装置，其特征在于：包括释放管、公共探针和剂料仓，所述剂料仓前端与释放管连通，释放管为中空结构，释放管底部设有电磁开关，剂料仓后端装有公共探针和检测探针，公共探针与控制器信号低电平相连，检测探针与控制器信号高电平相连；所述检测探针为n个，所述n取值为大于2的偶数，公共探针与检测探针中心位于同一条直线，n个检测探针沿释放管与公共探针中心连线对称布置，相邻检测探针间隔或检测探针与公共探针间隔均相等；
检测探针与公共探针导通时间为Δt：
△t＜L/Vmax/n/2；
Vmax为待测量水流最大流速；
L为公共探针与释放管之间的距离；
检测探针编号，奇数号位于公共探针左侧并按从左至右依次增大编号，偶数号位于公共探针右侧并按从左至右依次增大编号，自距离公共探针最近的奇数号检测探针开始，依次导通检测探针与公共探针。
2.根据权利要求1所述的流速自动化测量装置，其特征在于：所述释放管外径3-5mm，内径1-2mm，与剂料仓相通，剂料仓顶部设注剂孔。
3.根据权利要求1所述的流速自动化测量装置，其特征在于：所述公共探针和所有检测探针材质为不锈钢，外径1-3mm。
4.根据权利要求1所述的流速自动化测量装置，其特征在于：所述释放管布置在水流运动方向上游，公共探针布置在水流运动方向下游，L等于2-3倍释放管外径，其中L不少于6mm；公共探针和检测探针长度相等，比释放管长L。
5.一种如权利要求1所述的流速自动化测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将释放管、公共探针、n个检测探针置于待测流速位置，释放管位于公共探针上游，剂料仓高于水面，检测探针之间的距离为ΔL；
2)配置高浓度电离试剂，浓度不低于50％，并注入剂料仓；
3)控制器控制释放管下端开关打开，流出电离试剂，0.5秒后自动关闭，记录开关开启时间T0；
4)控制器监测n个检测探针与公共探针之间的电导率，n个检测探针与公共探针之间的初始电导率为G1、G2、…、Gn，当电离试剂流经第m个检测探针时，电导率Gm将发生改变，记录对应时间为T1；检测探针与公共探针的距离为Lm；
5)则释放管与公共探针之间的流速V和方向α为：
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