CN107561310A - 旋转piv测试方法和系统 - Google Patents

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陶智
李海旺
由儒全
魏宽
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Abstract

本发明公开了一种旋转PIV测试方法，通过高精度编码器对旋转状态下速度场每个位置进行编码，并将位置信号传输至静止端的锁向同步触发模块；锁向同步触发模块接收信号，并将接收信号传输至所述计算机；计算机对接收信号进行分析，并指定触发位置完成PIV触发，其中，触发位置为使得旋转实验件处于PIV系统拍摄的位置。该方法能够解决旋转状态下速度场的测量不精确的问题，实现了旋转状态下湍流流动的测量、测试精度高。本发明还公开了一种旋转PIV测试系统。

Description

旋转PIV测试方法和系统
技术领域
本发明涉及测试计量技术领域，特别是涉及一种旋转PIV测试方法和系统。
背景技术
在旋转机械的湍流流动研究中，速度测量一直以来都是一个较难的课题，想要研究旋转状态下湍流流动，需要对旋转状态下的流动进行精确测量。
常规的测速设备有热线风速仪、LDA(激光多普勒)以及PIV(粒子图像测速法)。热线风速仪为接触式测量，必须将探针置于流场中，这对于旋转机械的流场测量，难度较大；LDA依托于激光多普勒效应，为非接触式测量，但其对于光路要求较高，旋转器械震动会严重影响其测试精度；同时热线风速仪和LDA均为单点测量，无法获得旋转态下的整个流场。PIV可以测平面流动，对流场无干扰，因此是旋转机械湍流流动测量的最优选择。传统的PIV由于体积庞大，无法跟随实验件同步旋转，因此无法实现对旋转机械内部流场的测量。
发明内容
基于此，有必要针对传统技术存在的问题，提供一种旋转PIV测试方法和系统，能够解决旋转状态下速度场的测量不精确的问题，实现了旋转状态下湍流流动的测量、测试精度高。
第一方面，本发明实施例提供了一种旋转PIV测试方法，所述方法包括：通过高精度编码器对旋转状态下速度场每个位置进行编码，并将位置信号传输至静止端的锁向同步触发模块；所述锁向同步触发模块接收信号，并将所述接收信号传输至所述计算机；所述计算机对所述接收信号进行分析，并指定触发位置完成PIV触发，其中，所述触发位置为使得旋转实验件处于PIV系统拍摄的位置。
在其中一个实施例中，还包括：将所述高精度编码器安装于旋转实验台上，并将所述高精度编码器设置与旋转实验件同步旋转。
在其中一个实施例中，所述高精度编码器用于将一周周360°分成94700份。
在其中一个实施例中，所述高精度编码器的锁向精度最大值为0.0038°。
在其中一个实施例中，还包括：采用CCD相机对旋转实验件内部流场拍摄。
在其中一个实施例中，所述锁向同步触发模块还用于提供角速度，使得PIV完成旋转机械内部流场的重构操作。
第二方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面的旋转PIV测试方法。
第三方面，本发明实施例提供了一种包含指令的计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种旋转PIV测试系统，所述系统包括：计算机、锁向同步触发模块、高精度编码器以及旋转实验件；其中，所述高精度编码器被安装于旋转实验台上，并将所述高精度编码器设置与所述旋转实验件同步旋转；所述高精度编码器，用于将一周360°分成94700份，将每个位置进行编码，并将位置信号传输至静止端的所述锁向同步触发模块；所述锁向同步触发模块接收信号，并将所述接收信号传输至所述计算机；所述计算机对所述接收信号进行分析，并指定触发位置完成PIV触发。
本发明提供的一种旋转PIV测试方法和系统，通过高精度编码器对旋转状态下速度场每个位置进行编码，并将位置信号传输至静止端的锁向同步触发模块；锁向同步触发模块接收信号，并将接收信号传输至所述计算机；计算机对接收信号进行分析，并指定触发位置完成PIV触发，其中，触发位置为使得旋转实验件处于PIV系统拍摄的位置。该方法能够解决旋转状态下速度场的测量不精确的问题，实现了旋转状态下湍流流动的测量、测试精度高。
附图说明
图1为本发明一个实施例中的一种旋转PIV测试方法的流程示意图；以及
图2为本发明一个实施例中的一种旋转PIV测试系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明旋转PIV测试方法和系统进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，为一个实施例中的一种旋转PIV测试方法的流程示意图。具体包括以下步骤：
步骤102，通过高精度编码器对旋转状态下速度场每个位置进行编码，并将位置信号传输至静止端的锁向同步触发模块。
本实施例中，锁向同步触发模块还用于提供角速度，使得PIV完成旋转机械内部流场的重构操作。
步骤104，锁向同步触发模块接收信号，并将接收信号传输至计算机。
步骤106，计算机对接收信号进行分析，并指定触发位置完成PIV触发，其中，触发位置为使得旋转实验件处于PIV系统拍摄的位置。
在一个实施例中，本公开提出的一种旋转PIV测试方法还包括：将高精度编码器安装于旋转实验台上，并将高精度编码器设置与旋转实验件同步旋转。
需要说明的是，高精度编码器用于将一周周360°分成94700份，且高精度编码器的锁向精度最大值为0.0038°。
在一个实施例中，本公开提出的一种旋转PIV测试方法还包括：采用CCD相机对旋转实验件内部流场拍摄。
本发明提供的一种旋转PIV测试方法，通过高精度编码器对旋转状态下速度场每个位置进行编码，并将位置信号传输至静止端的锁向同步触发模块；锁向同步触发模块接收信号，并将接收信号传输至所述计算机；计算机对接收信号进行分析，并指定触发位置完成PIV触发，其中，触发位置为使得旋转实验件处于PIV系统拍摄的位置。该方法能够解决旋转状态下速度场的测量不精确的问题，实现了旋转状态下湍流流动的测量、测试精度高。
基于同一发明构思，还提供了一种旋转PIV测试系统。由于此系统解决问题的原理与前述一种旋转PIV测试方法相似，因此，该系统的实施可以按照前述方法的具体步骤时限，重复之处不再赘述。
如图2所示，为一个实施例中的一种旋转PIV测试系统的结构示意图。该旋转PIV测试系统10包括：计算机、锁向同步触发模块、高精度编码器以及旋转实验件；其中，高精度编码器被安装于旋转实验台上，并将高精度编码器设置与所述旋转实验件同步旋转；高精度编码器，用于将一周360°分成94700份，将每个位置进行编码，并将位置信号传输至静止端的锁向同步触发模块；锁向同步触发模块接收信号，并将接收信号传输至计算机；计算机对接收信号进行分析，并指定触发位置完成PIV触发。
为了更清楚的理解与应用本发明提出的旋转PIV测试系统，进行以下示例。需要说明的是，本发明的保护范围不局限以下示例。
具体的，本公开提出了一种旋转PIV测试系统，主要用于旋转机械内部流场的测量,涉及流体实验领域。本公开提出的一种旋转PIV测试系统包括：计算机、PIV系统、锁向同步触发模块、高精度编码器以及旋转实验件。
高精度编码器安装于旋转实验台上，与实验件同步旋转；编码器可将一周360°分成94700份，并将每个位置进行编码，并将位置信号传输给静止端的锁向同步触发模块；锁向同步触发模块将此信号传输到计算机；计算机将接受的信号输入软件，并指定触发位置，触发PIV测试系统；最终PIV系统实现旋转设备的流场拍摄。
进一步地，本公开提出的一种旋转PIV测试系统的触发位置可保证旋转实验件正好处于PIV系统可拍摄位置，采用CCD相机实现对旋转实验件内部流场的拍摄。拍摄位置可精确确定；同时锁向同步触发模块可以提供精确的角速度；最终可以实现PIV对旋转机械内部流场的精确重构。
综上所述，本公开提出的一种旋转PIV测试系统与现有技术相比，旋转PIV测试系统可以实现旋转状态下湍流流场的面测量；旋转PIV测试系统结构简单，仅需增加编码器及锁向同步触发模块便可实现旋转测试功能；旋转PIV测试系统采用高精度编码器，精度高，锁向精度可以达到0.0038°，即一周360°。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该程序被图1中处理器执行。
本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品。当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述图1的方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种旋转PIV测试方法，所述方法包括：
通过高精度编码器对旋转状态下速度场每个位置进行编码，并将位置信号传输至静止端的锁向同步触发模块；
所述锁向同步触发模块接收信号，并将所述接收信号传输至所述计算机；
所述计算机对所述接收信号进行分析，并指定触发位置完成PIV触发，其中，所述触发位置为使得旋转实验件处于PIV系统拍摄的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：将所述高精度编码器安装于旋转实验台上，并将所述高精度编码器设置与旋转实验件同步旋转。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述高精度编码器用于将一周周360°分成94700份。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述高精度编码器的锁向精度最大值为0.0038°。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：采用CCD相机对旋转实验件内部流场拍摄。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锁向同步触发模块还用于提供角速度，使得PIV完成旋转机械内部流场的重构操作。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的方法。
8.一种旋转PIV测试系统，所述系统包括：计算机、锁向同步触发模块、高精度编码器以及旋转实验件；
其中，所述高精度编码器被安装于旋转实验台上，并将所述高精度编码器设置与所述旋转实验件同步旋转；
所述高精度编码器，用于将一周360°分成94700份，将每个位置进行编码，并将位置信号传输至静止端的所述锁向同步触发模块；
所述锁向同步触发模块接收信号，并将所述接收信号传输至所述计算机；
所述计算机对所述接收信号进行分析，并指定触发位置完成PIV触发。
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