CN105928697A - 一种燃气阀响应时间测量装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃气阀响应时间测量装置与方法，其中测量装置包括：阀门控制单元，用于控制燃气阀开阀与闭阀，同时提供控制信号数据；激光发射单元，用于发射激光照射燃气阀出口流场区域；信号探测单元，用于探测穿过燃气阀喷嘴处的激光，并且布置在与燃气阀喷嘴出口处；光电转换单元，用于接收来自信号探测单元辐射的光强信号并转换成电压信号；数据采集系统，用于记录保存光电转换单元的电压信号；以及数据处理单元，用于对数据采集系统中保存的光电转换单元的电压信号进行处理，而得到燃气阀响应时间，并保存显示。本发明的燃气阀响应时间测量装置具有结构简单、非接触式且灵敏度高的优点。

Description

一种燃气阀响应时间测量装置与方法
技术领域
本发明属于计量测试领域，具体涉及一种基于光学方法的燃气阀响应时间测量装置与方法。
背景技术
燃气流量调节和时间控制较为复杂，而响应时间的确定是燃气阀的重要参数之一，目前通常采用压力传感器、推力传感器、热电偶等常规测量手段分析响应时间，这些传感器的响应时间与电磁阀响应时间相当，导致燃气阀响应时间无法准确测定，从而影响燃气流量调节和时间控制效果，并且这些接触式测量手段通常还需要对燃气阀结构进行改造，十分不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种非接触式燃气阀响应时间的测量装置与方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
本发明的一个方面提供一种燃气阀响应时间的测量装置，用于测量燃气阀的响应时间，包括：
阀门控制单元，用于控制燃气阀开阀与闭阀，同时提供控制信号数据；
激光发射单元，用于发射激光照射燃气阀出口流场区域；
信号探测单元，用于探测穿过燃气阀喷嘴处的激光，并且布置在与燃气阀喷嘴出口处；
光电转换单元，用于接收来自信号探测单元辐射的光强信号并转换成电压信号；
数据采集系统，用于记录保存光电转换单元的电压信号；
以及数据处理单元，用于对数据采集系统中保存的光电转换单元的电压信号进行处理，而得到燃气阀响应时间，并保存显示。
本发明提供的非接触式燃气阀响应时间测量装置实现了快速燃气阀响应时间测量，进一步提高现有燃气阀响应时间装置的灵敏度。
进一步，激光发射单元自由照射燃气阀出口流场区域，信号探测单元与光电转换单元利用光纤连接。
进一步，信号探测单元接收通过流场介质的激光，通过光纤送至光电转换单元转换，由数据采集系统采集并送数据处理单元处理保存。
进一步，数据处理单元通过对数据采集系统中所采集的电压信号进行标准差处理，后与控制电压信号进行分析，获得两者电压信号的间隔时间，从而获得燃气阀响应时间。
本发明的另一方面提供一种燃气阀响应时间的测量方法，该方法利用以上任一项所述的燃气阀响应时间的测量装置来进行测量，并且包括以下步骤：
获取阀门控制单元的初始控制电压信号，并将电压信号传递到数据采集单元；
信号探测单元接收穿过燃气阀喷嘴处的激光，并将激光通过光纤传输到光电转换单元；
光电转换单元将信号探测单元传递来的光信号转换成电压信号并且将所转换的电压信号传递给数据采集系统；
数据处理单元通过标准差处理由探测单元采集得到的电压信号，并结合初始控制电压信号进行分析，得到燃气阀的响应时间，并保存显示。
进一步，本发明的燃气阀响应时间测量方法如下：
数据处理单元将获得的激光光强信号进行标准差处理，获得信号x(t)，并与初始控制电压信号y(t)进行分析。通过数据分析获得x(t)的最大标准差值点和方波y(t)的上升点与下降点，从而分别得到两点之间的时间差，即燃气阀的响应时间。
本发明的燃气阀响应时间的测量方法和装置提供了一种非接触式燃气阀响应时间测量装置与方法，实现燃气阀响应时间的快速测量，进一步提高现有燃气阀响应时间测量装置的灵敏度，具有结构简单、非接触式测量等优点。
附图说明
图1是本发明的燃气阀响应时间测量装置的结构示意图；
图2是本发明的燃气阀响应时间测量方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细地描述本发明的基于光学的一种燃气阀响应时间的测量装置与方法的结构。
本领域技术人员应当理解，下面描述的实施例仅是对本发明的示例性说明，而非用于对其做出任何限制。
图1为本发明的燃气阀响应时间的测量装置的结构示意图。
如图1所示，燃气阀阀门控制单元1对燃气阀2开闭进行控制，产生流场4。
图1中的燃气阀响应时间的测量装置主要包括激光发射单元3、信号探测单元5、光电转换单元6、数据采集系统和处理单元7。信号探测单元5通过光纤和光电转换单元6连接，数据采集和处理系统7与光电转换单元6通过数据线相连接。
信号探测单元5接收穿过燃气阀喷嘴处的激光，并且位于燃气阀出口处，并将激光信号传送给光电转换单元6。
光电转换单元6用于接收来自信号探测单元5的激光信号，并且通过数据线将该电压信号传送到数据采集系统和处理单元7。
数据采集系统和处理单元7用于记录并保存光电转换单元6和燃气阀阀门控制单元1所传来的电压信号，并且对所接收的数据进行处理，以获得燃气阀响应时间。在本发明的一个示例中，数据采集系统和处理单元7通过对光电转换单元6传来的电压信号进行标准差处理并与燃气阀阀门控制单元1传来的初始控制电压信号进行分析，获得两信号的时间差，从而获得燃气阀响应时间，并保存显示。
图2为本实施例中的燃气阀响应时间测量方法的流程图。
如图2所示，燃气阀响应时间测量方法包括以下步骤：
S1：开启阀门控制单元1，并将初始控制信号传递给数据采集系统及处理单元7；
S2：信号探测单元5接收到激光信号；
S3：光纤将激光信号传递给光电转换单元6；
S4：光电转换单元6将信号探测单元5传递来的激光信号转换成电压信号，并且将所转换的电压信号传递给数据采集系统和处理单元7；
S5：数据采集系统和处理单元7实时记录光电转换单元6的所传来的电压信号；
S6：数据采集系统和处理单元7对燃气阀阀门控制单元1和光电转换单元6的传送的电压信号进行处理，得到燃气阀响应时间，具体地，数据处理单元将获得的激光光强信号进行标准差处理，获得信号x(t)，并与初始控制电压信号y(t)进行分析。通过数据分析获得x(t)的最大标准差值点和方波y(t)的上升点与下降点，从而分别得到两点之间的时间差，即燃气阀的响应时间。
本发明提供了一种燃气阀响应时间的测量装置与方法，测试装置包括阀门控制单元、信号探测单元、光电转换单元、数据采集系统以及数据处理单元。阀门控制单元通过电缆与数据采集系统连接，信号探测单元通过光纤和光电转换单元连接，信号探测单元通过光纤和光电转换单元连接。信号探测单元接收穿过燃气阀喷嘴处的激光，并将激光通过光纤传输到光电转换单元，光电转换单元将信号探测单元传递来的光信号转换成电压信号并且将所转换的电压信号传递给数据采集系统，数据处理单元通过标准差处理由探测单元采集得到的电压信号，并结合初始控制电压信号进行分析，得到燃气阀的响应时间，并保存显示。
由于本发明基于激光传播受介质密度变化等影响，通过分析流场的湍流流动导致介质的不均匀性使得激光光强信号产生衰减和振荡来获得燃气阀响应时间，因此本发明提供的燃气阀响应时间测量装置仅需要测得激光透过流场时的电压信号即可分析获得燃气阀响应时间，具有结构简单、非接触式、灵敏度高的优点。
本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所述的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (6)

1. 一种燃气阀响应时间的测量装置，用于测量燃气阀响应时间，其特征在于，包括：
阀门控制单元，用于控制燃气阀开阀与闭阀，同时提供控制信号数据；
激光发射单元，用于发射激光照射燃气阀出口流场区域；
信号探测单元，用于探测穿过燃气阀喷嘴处的激光，并且布置在与燃气阀喷嘴出口处；
光电转换单元用于接收来自信号探测单元辐射的光强信号并转换成电压信号；
数据采集系统，用于记录保存光电转换单元的电压信号；
以及数据处理单元，用于对数据采集系统中保存的光电转换单元的电压信号进行处理，而得到燃气阀响应时间，并保存显示。
2. 根据权利要求1所述的燃气阀响应时间的测量装置，其特征在于，所述激光发射单元自由照射燃气阀出口流场区域，信号探测单元与光电转换单元利用光纤连接。
3. 根据权利要求1所述的燃气阀响应时间的测量装置，其特征在于，所述信号探测单元接收通过流场介质的激光，通过光纤送至光电转换单元转换，由数据采集系统采集并送数据处理单元处理保存。
4. 根据权利要求1所述的燃气阀响应时间的测量装置，其特征在于，所述数据处理单元通过对数据采集系统中所采集的电压信号进行标准差处理，后与控制电压信号进行分析，获得两者电压信号的间隔时间，从而获得燃气阀响应时间。
5. 基于权利要求1至4中任一一项所述的燃气阀响应时间的测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：开启阀门控制单元，并将初始控制信号传递给数据采集系统及处理单元；
S2：信号探测单元接收到激光信号；
S3：光纤将激光信号传递给光电转换单元；
S4：光电转换单元将信号探测单元传递来的激光信号转换成电压信号，并且将所转换的电压信号传递给数据采集系统和处理单元；
S5：数据采集系统和处理单元实时记录光电转换单元的所传来的电压信号；
S6：数据采集系统和处理单元对燃气阀阀门控制单元和光电转换单元的传送的电压信号进行处理，得到燃气阀响应时间。
6. 根据权利要求5所述的燃气阀响应时间的测量方法，其特征在于，所述S6中数据处理单元将获得的激光光强信号进行标准差处理，获得信号x(t)，并与初始控制电压信号y(t)进行分析，通过数据分析获得x(t)的最大标准差值点和方波y(t)的上升点与下降点，从而分别得到两点之间的时间差，即燃气阀的响应时间。
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