CN107328549B - 一种快速测定风场跨向相关性的测架装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速测定风场跨向相关性的测架装置。用于在不进入风洞试验段的情况下在跨向设定不同的位置采集脉动风速时程。第一滑块4和第二滑块5可滑动地置于滑轨上，其中，第一滑块4底部安装有可以测出两个滑块之间的距离并将其传输到电机控制器11上的无线激光测距模块7，第一滑块4上置有可与滑轨紧固的紧固螺丝；第二滑块5通过传动履带2与置于滑轨一端头的受控电机3相连并受控电机运转在滑轨上运动。本发明可以在不需要进入风洞试验段的情况下使得固定在两个滑块上的风速仪达到预定的距离。本发明构造简单，方便安装与拆卸，能实现测点位置在跨向的自动可调，便于快速测定风场的跨向相关性，可以显著提高风洞试验的测试效率。

Description

一种快速测定风场跨向相关性的测架装置
技术领域
本发明属于风洞试验设备领域，尤其涉及一种用于快速测定风场跨向相关性的测架装置。
背景技术
目前，风洞试验仍然是结构风工程研究的一个重要手段。随着研究的不断细化，在紊流场中进行试验时，准确测量来流脉动风的跨向相关性对于研究作用在结构上的气动力特性、进行精细化的风振分析都有着重要的意义。风洞实验中，通常使用三维脉动风速仪或热线风速仪来获得来流的风速时程。测量来流风场的跨向相关性，需要同时获得沿跨向不同位置的风速时程数据，要求至少两个测点同时测量，而人工手动调整测点在跨向的位置需要多次进入风洞试验段内，工作量大且繁琐，还增加风洞试验的能耗。
针对这一问题，现有如下技术：
哈尔滨工业大学开发了一种大气边界层风洞的准三维自动测量系统(专利申请号：201210202687.8)，该系统包括前后移动和上下移动装置，由一组前后移动机构和一组上下移动机构组成。支持框架长度调节件和测量杆支持机构长度调节件在一定范围内长度可调，并可进行一定程度的调平。但该设备未设置横向移动装置，不能实现快速测量风场的跨向相关性。另一方面，该设备组成构件较多，在风洞中安装完成之后不便于拆卸。
湖南科技大学开发了一种风速检测仪自动升降装置(专利申请号：201520666621.3)，该装置可以实现在风场调试过程中根据试验需要选择所需测量高度进行数据采集，获得不同高度下平均风速和湍流度。但该装置也没有设置横向移动装置，且该装置连接杆件较多，在风洞中安装使用较为繁琐。
北京大学开发了一种程控两级联动风洞移测架装置(专利申请号：200820122494.0)，该装置具有程控联动的两级联动垂向测量机构的特征，使其所带探头能够连续在垂向测量区移动。该装置既可以从风洞底面附近连续测量到风洞顶面附近，又可以在吹风过程中在底部上的地形模型和建筑模型区移动测量。但该装置也没有考虑横向移动，且该装置的只有一个移测部件，无法实现在跨向两个不同位置布置测点。
此外，许多风洞中较广泛使用三坐标测量机，该设备具有高准确度、高效率和测量范围大的优点，已成为几何量测仪器的一个主要发展方向。但该类设备测量行程小，造价较高，仅适用于小型风洞，在大型风洞中无法使用。
因此，开发一种能够稳定且快速自动移动的测架装置，根据试验需要在跨向设定不同的位置采集脉动风速时程很有必要。
综上所述，现有技术存在的问题是：
1.没有设置专门针对测量风场跨向相关性的横向移动机构；
2.装置构件组成复杂，在风洞试验中不便于安装和拆卸，且投入成本高。
3.只安装有一个移测部件，在测量风场跨向相关性时不能实现多个测点的测量。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种快速测定风场跨向相关性的测架装置。
一种快速测定风场跨向相关性的测架装置，用于在不进入风洞试验段的情况下在跨向设定不同的位置采集脉动风速时程，主要由滑轨、受控电机、电机控制器、滑轨固定支架、滑块和无线激光测距模块组成；滑轨1桥接在高度可调两个固定支座上；第一滑块4和第二滑块5可滑动地置于滑轨上，其中，第一滑块4底部安装有可以测出两个滑块之间的距离并将其传输到电机控制器11上的无线激光测距模块7，第一滑块4上置有可与滑轨紧固的紧固螺丝；第二滑块5通过传动履带2与置于滑轨一端头的受控电机3相连并受控电机运转在滑轨上运动；两个滑块上均连接有用于固定风速仪的支杆。
这样，两个滑块安装在滑轨上；两个滑块上均连接有固定三维脉动风速仪或热线风速仪的支杆，支杆一端有固定风速仪的螺丝锁紧装置；其中一个滑块与通过传动履带与受控电机相连，电机控制器发出脉冲指令使电机运转，则滑块也随之在滑轨上运动；另一个滑块安装在滑轨上之后，可以用螺丝锁紧，固定在滑轨的一端；固定的滑块装置底部安装有无线激光测距模块，激光测距模块可以测出两个滑块之间的距离并无线传输到计算机或手持设备上；通过调节电机控制器，可以在不进入风洞试验段的情况下使得固定在两个滑块上的风速仪达到预定的距离。
所述滑轨由两根碳纤维管或轻质高强的金属管材制成，两根管材的间距不超过滑块宽度，滑块上装有两组滑动轮，每组滑动轮由3个优质胶轮组成。
所述滑块可以在滑轨上自由滑动，一个可以用螺栓锁紧在滑轨上，另一个滑块与受控电机驱动通过传动履带相连接，受控电机接收电机控制器发出的信号后可调节该滑块在滑轨上的位置。
所述激光测距模块安装在不与电机相连的滑块上，激光测距模块测出两个滑块之间的距离后通过无线网络传输到计算机或手持设备上。
所述电机控制器通过线缆与受控电机相连，可以给受控电机发出指定的脉冲信号，受控电机收到脉冲信号之后立即运转，通过传动履带改变滑块在滑轨上的位置。
所述滑轨通过套筒与滑轨固定支架相连，滑轨在固定支架滑杆上的位置调整合适后，可以由螺栓锁紧；固定支架的底座设有螺孔，与固定支架的滑杆通过螺丝连接；固定支架的底座由钢板制成，厚1cm，尺寸为25cm*25cm。
所述固定三维脉动风速仪或热线风速仪的支杆一端通过螺丝紧固连接，另一端设有圆形孔，可将风速仪套入孔内，风速仪高度调整合适后，用螺丝紧固。
本发明的优点及积极效果为：提供了一种快速测定风场跨向相关性的测架装置，该装置可以实现两个风速仪在跨向方向上的自动调节，构造简单，方便拆装。可节约风场跨向相关性测量的试验时间70％以上。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种快速测定风场跨向相关性的测架装置；
图2是本发明实施例提供的测架装置上的第一滑块构造；
图3是本发明实施例提供的测架装置上的由电机驱动的滑块构造；
图4是本发明实施例提供的测架装置上的固定风速仪的支杆构造；
滑轨1；传动履带2；受控电机3；第一滑块4；第二滑块5；固定风速仪的支杆6；无线激光测距模块7；固定支架滑杆8；固定支架底座9；电机控制器连接线10；电机控制器11；滑块滑轮12；固定支杆通孔13；风速仪固定孔14；紧固螺丝15。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
本发明的工作原理：
参见图1，一种快速测定风场跨向相关性的测架装置，主要由滑轨1、受控电机3、电机控制器11、滑轨固定支架(8，9)、第一滑块4,第二滑块5，无线激光测距模块7组成。将两个固定支座的滑杆8穿过滑轨端部1连接横杆的通孔，将滑轨上下的位置调整合适后，用螺丝将滑轨锁紧在固定支架的滑杆8上；将第一滑块4和第二滑块5安装在滑轨上，其中第一滑块4自由移动，第二滑块5和受控电机3带动的履带2相连接；再将两根固定风速仪的支杆6通过螺丝分别固定在自由第一滑块4和由电机驱动的第二滑块5上；将三维脉动风速仪或热线风速仪穿过固定支杆6通孔，调整至合适高度后，用紧固螺丝将风速仪固定；再将自由第一滑块4移动至滑轨1的一端，并用螺丝锁紧；使用电机控制器11输出脉冲指令使第二滑块5带动风速仪在滑轨1上移动，安装在第一滑块底部的无线激光测距模块7将两个风速仪的距离传输到计算机或手持设备中，根据返回的距离值，调整电机控制器11输出的脉冲指令，使得两个风速仪的横向间距达到设定的距离值；通过两个风速仪采集来流风场两个测点的风速时程，在一个横向距离工况下采集风速时程完毕后，保持风机开启，再次调节电机控制器输出的脉冲指令，使得两个风速仪的横向间距达到下一个设定的距离，继续采集该距离下两测点的风速时程，直至所有工况采集完毕。这样可以在采集过程中不进入风洞试验段来快速测定风场的跨向相关性。
参见图1，所述固定支架的底座9设有螺孔，与固定支架的滑杆8通过螺丝连接；固定支架的底座9由钢板制成，厚1cm，尺寸为25cm*25cm。
参见图2、3，所述滑块上装有两组滑动轮，每组滑动轮由3个优质胶轮12组。
参见图2，所述激光测距模块安装在不与电机相连的第一滑块4上，激光测距模块测出两个滑块之间的距离后通过无线网络传输到计算机或手持设备上。
参见图4，所述固定三维脉动风速仪或热线风速仪的支杆6一端通过螺丝紧固连接，另一端设有圆形孔14，可将风速仪套入孔内，风速仪高度调整合适后，用紧固螺丝15紧固。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种快速测定风场跨向相关性的测架装置，用于在不进入风洞试验段的情况下在跨向设定不同的位置采集脉动风速时程，其特征在于，主要由滑轨、受控电机、电机控制器、滑轨固定支架、滑块和无线激光测距模块组成；滑轨(1)桥接在高度可调两个固定支座上；第一滑块(4)和第二滑块(5)可滑动地置于滑轨上，其中，第一滑块(4)底部安装有可以测出两个滑块之间的距离并将其传输到电机控制器(11)上的无线激光测距模块(7)，第一滑块(4)上置有可与滑轨紧固的紧固螺丝；第二滑块(5)通过传动履带(2)与置于滑轨一端头的受控电机(3)相连并受控电机运转在滑轨上运动；两个滑块上均连接有用于固定风速仪的支杆；
所述滑轨由两根碳纤维管或轻质高强的金属管材制成，两根管材的间距不超过滑块宽度，所述两个滑块上装有两组便于在滑轨上滑动的滑动轮；
所述风速仪的支杆一端通过螺丝紧固连接，另一端设有可固定风速仪的风速仪固定孔，风速仪套入孔内，高度调整合适后，由紧固螺丝紧固；
所述风速仪为三维脉动风速仪或热线风速仪。
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