CN106840268A - 一种集成总温测量的五孔探针 - Google Patents

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Abstract

本发明属于压力、温度和速度测试领域，提出了一种集成总温测量的五孔探针，包含：感温头(1)，五孔探针头(2)，探针杆(3)，引压管(4)，温度传感器引线(5)。在五孔探针头(2)附近加装温度传感器感温头(1)，加装方式可以是在五孔探针头(2)横向伸出段的上方或下方焊接温度传感器感温头(1)，也可是在五孔探针头(2)柱体迎风侧开设感温孔(6)将温度传感器置于五孔探针头(2)内部，温度传感器通过感温孔(6)感受温度，温度传感器引线(5)与引压管(4)置于探针杆(3)内部并从探针杆(3)尾部引出。本发明可以用于流场的总温、总压、静压、马赫数、三维流速、偏转角和俯仰角的同时测量。

Description

一种集成总温测量的五孔探针
技术领域
本发明属于压力、温度和速度测试领域，具体涉及一种集成总温测量的五孔探针，用于流场总温、总压、静压、马赫数、三维流速、偏转角和俯仰角的同时测量。
背景技术
在流体参数测试领域，通常压力测量与温度测量采用两种不同的装置，即独立的压力探针与温度探针。相互独立的压力、温度探针无法实现对同一测点处总温、总压、静压、马赫数、三维流速、偏转角和俯仰角的同时测量。在一些特殊的领域，例如叶轮机械级间，由于被测区域空间狭小，插入多个探针会阻塞流动通道，改变原有被测流场。为了减小对流场的影响，工程中，大多采用压力探针、温度探针在不同时刻对同一点进行测量。采用此种方式，无法获得同一空间点在同一时刻的总温、总压、静压、马赫数、三维流速、偏转角和俯仰角等数据；同时，测量误差也会因两次测量的定位精度不同而增大。
为了解决上述问题，本发明提出了一种集成总温测量的五孔探针，实现对流场的总温、总压、静压、马赫数、三维流速、偏转角和俯仰角的同时测量，避免引入过多探针对流场造成太大影响，使得测量装置更具集成性。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：提供一种集成总温测量的五孔探针，获得流场中同一时刻、同一空间点的总温、总压、静压、马赫数、三维流速、偏转角和俯仰角等数据。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
发明了一种集成总温测量的五孔探针包含：感温头(1)，五孔探针头(2)，探针杆(3)，引压管(4)，温度传感器引线(5)。如附图1所示，将温度传感器感温头(1)加装在五孔探针头(2)部。
进一步，温度传感器的加装方式可以是在五孔探针头(2)横向伸出段的上方或下方焊接温度传感器感温头(1)，也可是在五孔探针头(2)柱体迎风侧开设感温孔(6)将温度传感器置于五孔探针头(2)内部，温度传感器通过感温孔(6)感受温度。温度传感器引线(5)沿着五孔探针头(2)后面引入探针杆(3)内部，从探针杆(3)尾部伸出进而接入温度测量系统。引压管(4)放置在压力探针杆(3)内部，从探针尾部引出进而接入压力测量系统。
进一步，感温头(1)横向尺寸小于五孔探针头(2)起始端横向尺寸，防止感温头的存在对流场测量造成影响。感温头(1)所采用的温度传感器为热电偶或者热电阻，且直径为0.1至3mm。
进一步，五孔探针头(2)直径为1至6mm。五孔探针头(2)各压力孔直径为0.1至1mm，五孔探针头(2)末端面横向尺寸小于探针杆(3)直径，保证探针能够伸进被测物体测温孔内。
进一步，探针杆(3)直径为2至20mm。
进一步，感温孔(6)直径为0.15至4mm。感温孔(6)轴线距离五孔探针头(2)轴线1至8mm。
本发明经过校准，可测量流场总温、总压、静压、马赫数、三维流速、偏转角和俯仰角，可以用于叶轮机械和其它相关领域的实验测试，能够实现精确的测量。
和现有技术相比，本发明中通过将温度传感器测点引入至五孔探针头部，改善了已有探针无法同时测量总温、总压、静压、马赫数、三维流速、偏转角和俯仰角等数据的缺陷；与现有技术相比，本发明采用单支探针代替多支探针能够减小对被测流场的影响，提高测量的精度；简化探针装配、测量过程，缩短测试时间，进而能够取得极大的经济效益。
附图说明
图1为本发明的总体示意图。
图中：1-感温头，2-探针头，3-探针杆，4-引压管，5-温度传感器引线，6-感温孔。
图2是本发明实施例一中的一种集成总温测量的五孔探针正面示意图。
图3是本发明实施例一中的一种集成总温测量的五孔探针侧面示意图。
图4是本发明实施例一中的一种集成总温测量的五孔探针A向示意图。
图5是本发明实施例二中的一种集成总温测量的五孔探针正面示意图。
图6是本发明实施例二中的一种集成总温测量的五孔探针侧面示意图。
图7是本发明实施例二中的一种集成总温测量的五孔探针A向示意图。
图中：1-感温头，11-感温头端面，2-探针头，21-探针头端面，22-锥形起始端，23-感压孔，3-探针杆，4-引压管，5-温度传感器引线。
图8是本发明实施例三中的一种集成总温测量的五孔探针正面示意图。
图9是本发明实施例三中的一种集成总温测量的五孔探针侧面示意图。
图10是本发明实施例三中的一种集成总温测量的五孔探针A向示意图。
图中：1-感温孔，2-探针头，21-探针头端面，22-感压孔，3-探针杆，4-引压管，5-温度传感器引线。
具体实施方式
一种集成总温测量的五孔探针，在本发明中介绍了三种具体实施方式，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一
如图2、3、4所示，在五孔探针头(2)横向伸出段上方焊接温度传感器感温头(1)以感受气流温度，将温度传感器引线(5)沿着五孔探针头(2)后面引入探针杆(3)内部，从探针杆(3)尾部伸出进而接入温度测量系统。五孔探针头(2)上存在五个感压孔(23)以感受压力，引压管(4)均放置在压力探针杆(3)内部，从探针尾部引出进而接入压力测量系统。
五孔探针头(2)端面(21)在探针支杆(3)直径以内，以使探针整体能够通过压力孔。温度传感器感温头(1)端面(11)横向尺寸小于五孔探针头(2)锥形起始端(22)横向尺寸，避免感温头(1)的存在对五孔探针头(2)压力测量造成影响。
本实施例中，五孔探针头(2)直径为2mm，五孔探针头(2)各感压孔(23)直径为0.3mm，探针杆(3)直径为5mm。本实施例中，温度传感器为热电偶，且直径为1mm。
本发明经过校准，在实际测量过程中，压力测量系统测量得到五孔探针头(2)各感压孔(23)感受压力，将其换算成特定的压力系数，根据校准系数矩阵即可得到总压、静压、马赫数、俯仰角、偏转角。通过温度传感器输出的电信号以及校准关系可以得到总温。利用已经得到的总温、马赫数即可换算得到静温以及速度大小。
综上，本发明可测量流场的总温、总压、静压、马赫数、三维流速、偏转角和俯仰角，可以用于叶轮机械和其它相关领域的实验测试，能够实现精确的测量。
实施例二
如图5、6、7所示，在五孔探针头(2)横向伸出段下方焊接温度传感器感温头(1)以感受气流温度，将温度传感器引线(5)沿着五孔探针头(2)前面引入探针杆(3)内部，从探针杆(3)尾部伸出进而接入温度测量系统。五孔探针头(2)上存在五个感压孔(23)以感受压力，引压管(4)均放置在压力探针杆(3)内部，从探针尾部引出进而接入压力测量系统。
五孔探针头(2)端面(21)在探针杆(3)直径以内，以使探针能够通过压力孔。温度传感器感温头(1)端面(11)横向尺寸小于五孔探针头(2)锥形起始端(22)横向尺寸，避免感温头(1)的存在对五孔探针头(2)压力测量造成影响。
本实施例中，五孔探针头(2)直径为2mm，五孔探针头(2)各压力孔直径为0.3mm，探针杆(2)直径为5mm。本实施例中，温度传感器为热电阻，且直径为1mm。
本发明经过校准，在实际测量过程中，压力测量系统测量得到五孔探针头(2)各感压孔(23)感受压力，将其换算成特定的压力系数，根据校准系数矩阵即可得到总压、静压、马赫数、俯仰角、偏转角。通过温度传感器输出的电信号以及校准关系可以得到总温。利用已经得到的总温、马赫数即可换算得到静温以及速度大小。
综上，本发明可测量流场的总温、总压、静压、马赫数、三维流速、偏转角和俯仰角，可以用于叶轮机械和其它相关领域的实验测试，能够实现精确的测量。
实施例三
如图8、9、10所示，在五孔探针头(2)柱体迎风侧开设感温孔(1)，将温度传感器置于五孔探针头(2)内部，温度传感器通过感温孔(1)感受温度。温度传感器引线(5)从探针杆(3)尾部伸出进而接入温度测量系统。五孔探针头(2)端面(21)在探针杆(3)直径以内，以使探针能够通过压力孔。五孔探针头(2)上存在五个感压孔(22)以感受压力，引压管(4)均放置在压力探针杆(3)内部，从探针尾部引出进而接入压力测量系统。
本实施例中，五孔探针头(2)直径为2mm，五孔探针头(2)各压力孔直径为0.3mm，探针杆(2)直径为5mm。本实施例中，温度传感器为热电阻，且直径为1mm，感温孔(1)直径为1.5mm。感温孔(1)轴线距离五孔探针头(2)轴线2mm。
本发明经过校准，通过五孔探针头(2)测得五孔压力值换算成特定的压力系数，根据校准系数矩阵即可得到总压、静压、马赫数、俯仰角、偏转角。通过温度传感器输出的电信号以及校准关系可以得到总温。利用已经得到的总温、马赫数即可换算得到静温以及速度大小。
综上，本发明可测量流场的总温、总压、静压、马赫数、三维流速、偏转角和俯仰角，可以用于叶轮机械和其它相关领域的实验测试，能够实现精确的测量。
虽然表述和描述了优选实施例，但是可对实施例进行各种改动或者替换而不偏离本发明的精神和范围。因此可以理解本发明是以示例性方式而不是限制性方式进行描述。

Claims (8)

1.一种集成总温测量的五孔探针，包括：感温头(1)，五孔探针头(2)，探针杆(3)，引压管(4)，温度传感器引线(5)。在五孔探针头(2)部加装温度传感器感温头(1)。
2.如权利要求1所述的感温头(1)，其特征在于，加装方式可以是在五孔探针头(2)横向伸出段的上方或下方焊接温度传感器感温头(1)，也可是在五孔探针头(2)柱体迎风侧开设感温孔(6)将温度传感器置于五孔探针头(2)内部，温度传感器通过感温孔(6)感受温度。
3.如权利要求1所述感温头(1)，其特征在于，其横向尺寸小于五孔探针头(2)起始端横向尺寸。
4.如权利要求1所述感温头(1)，其特征在于，所采用的温度传感器为热电偶或者热电阻，且直径为0.1至3mm。
5.如权利要求1所述五孔探针头(2)，其特征在于，五孔探针头(2)直径为1至6mm。
6.如权利要求1所述五孔探针头(2)，其特征在于，五孔探针头(2)各压力孔直径为0.1至1mm，五孔探针头(2)末端面横向尺寸小于探针杆(3)直径。
7.如权利要求1所述探针杆(3)，其特征在于，探针杆(3)直径为2至20mm。
8.如权利要求2所述的感温孔(6)，其特征在于，感温孔(6)直径为0.15至4mm，感温孔(6)轴线距离五孔探针头(2)轴线1至8mm。
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