CN109470466A - 一种液位-时间差的喷雾流量分布测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液位‑时间差的喷雾流量分布测试方法，属于喷嘴雾化性能测量领域。解决喷嘴雾化性能测量中，喷雾流量测量方法效率低、测量方法繁锁的问题。自喷雾开始计时，采用光学方法在采样器阵列的相同高度处测量液面高度，分别记录每个采样器内液体到达采样液面高度的时间。时间越长，说明喷嘴在该采样器位置处的流量越小，通过计算采样器阵列中液体的体积与时长的关系，可以得到喷雾的流量分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种液位-时间差的喷雾流量分布测试方法，属于喷嘴雾化性能测量领域，具体涉及喷雾的流量分布测量。
背景技术
喷嘴技术广泛应用于国民生产和生活中，与消防、冶金环保、航空、航天航空(喷油)、农业、化工、水利水坝、港口、燃烧等众多领域与学科有着越来越密切的关系。喷嘴特性测试是研究、生产和有效利用喷嘴的基础技术手段。喷嘴雾化流量分布指的是射流某截面上介质流量密度沿径向的变化规律，是反映喷雾头的流量分布均匀性的指标。
目前，在喷嘴雾化流量分布测量领域中，实际测量方法很少，在现有技术中，主要测量方法是先通过控制系统设定好喷嘴雾化的开始时间和结束时间，然后用采样容器阵列来收集喷雾液滴，再通过人工将所收集的液滴倒入量筒内进行测量得出液滴容积，再通过进一步的计算取得喷雾的流量分布情况。专利CN102636344A公布了一种大型喷雾场流量密度分布的一体化测量装置。此测量装置由台架、固定肋和集水器组成,在所述集水器的一侧壁上贴有起始位置与量孔最底端位置对应的透明刻度条,以此来直接读取喷雾流量。专利CN108168850A公布了一种喷雾流量分布测量装置。此测量装置有测量箱体和用于支撑测量箱体的连续调整机构。此装置有效地解决了喷雾外溅问题和测量范围小的问题，能够完整收集喷雾。利用直接测量液面高度的方法测量，需要通过人工读取数据方法来获取流量分布，测量方法效率低；利用称重方法测量，测量方法繁锁。因此，需要改进方法来解决喷雾流量测量方法效率低、测量方法繁锁的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决喷雾流量测量方法效率低、测量方法繁锁的问题，而提供一种液位-时间差的喷雾流量分布测试方法，用于准确测量喷雾流量分布。
本发明采用如下原理：
自喷雾开始计时。在测量过程中，采用光电液传感器，在采样器阵列的相同高度处分别记录每个试管内液体到达这个液面高度的时间。用采集的时刻序列减去开始喷雾的时刻，得到每个采样器中液体到达光电液位传感器时的时间差Ti(i代表采样器序列号)。在采样器中，液体到达光电液传感器位置时的体积V相同。
Ti越大，说明喷嘴在该试管位置处的流量越小，通过用V除以Ti，得到喷雾的瞬时流量分布。
本发明提供的一种液位-时间差的喷雾流量分布测试方法，该方法涉及的硬件包括喷嘴、采样器阵列、光电液位传感器、单片机、上位机。
具体测量方法如下：
在喷嘴的下方等距放置相同尺寸的采样器阵列，采样器下端封闭。在采样器距下端相同高度处安装光电液位传感器，液位传感器的信号由单片机和上位机进行记录和处理。
在测量时，由单片机记录开始喷雾的时刻。由于喷雾在空间的分布不同，因此，对应流量大的采样器内液面先达到光电液位传感器的位置，光电液位传感器产生信号给单片机，单片机记录该时刻。依此类推，单片机得到所有采样器内液面达到光电液位传感器的位置的时间，从而完成采样过程。
由单片机将采集到的时刻序列和开始喷雾的时刻传给上位机进行分析。在上位机中，分别用采集的时刻序列减去开始喷雾的时刻，得到每个采样器中液体到达光电液位传感器时的时间差Ti(i代表采样器序列号)。在采样器中，液体到达光电液传感器位置时的体积V相同。用V除以Ti，得到喷雾的瞬时流量分布。
本发明的积极效果：
在喷雾流量分布测量中，一般是直接测量液面高度或称重，再经计算得到单位时间内的液体流量。由于雾场环境较恶劣，直接使用传感器测量不同高度的液位或称重结构复杂，在线测量困难。本发明将液面高度或称重法测量，转化为在确定的液面高度处测量时间，实现简便，可以进行在线测量。
附图说明
图1为本发明一种液位-时间差的喷雾流量分布测试方法的原理图；
图1中，1-喷嘴2-采样器阵列3-光电液位传感器4-单片机5-上位机
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步详细描述本发明。实施例仅用于详细说明本发明，并不限制本申请权利要求保护范围。
本发明提供了一种液位-时间差的喷雾流量分布测试方法，是将单位时间内的体积分布，转化为单位体积流量下，喷雾时间分布的测量。通过V和Ti的关系实现单位时间的流量测量；其中V为采样器中液体到达光电液位传感器(3)位置时的体积；Ti为每个采样器中液体到达光电液位传感器时的时间差，i代表采样器序列号。下面结合附图对本发明技术方案做进一步说明。如图1所示，本发明方法涉及的硬件包括喷嘴1、采样器阵列2、光电液位传感器3、单片机4、上位机5。在喷嘴1的下方等距放置相同尺寸的采样器阵列2，每个采样器为下端封闭的筒状结构，所形成的的采样器阵列设置在喷嘴1下方形成的伞状喷淋范围内，打开喷嘴1并向下做雾状喷淋时，经过不同的时间延续，可以使采样器阵列2的每个采样器内先后充满喷淋液。在每个采样器上距下端封闭的底部相同高度处安装光电液位传感器3，用于采集采样器内液位信号，光电液位传感器3与单片机4连接，其所采集到的采样器内液位信号传送给单片机4和上位机5进行记录和处理。
本发明中，每个光电液位传感器3设置在采样器的位置，应确保距采样器底部高度相同，以使每个采样器在相同条件下，采样器内液面达到光电液位传感器3的体积相同。本发明中光电液位传感器3设置位置与采样器底部的具体高度并不做限定，同样的，采样器阵列2中每个采样器的直径及其相互之间的距离并不做具体限定，其并不违背本发明的作用原理及构思。
其工作原理和流程是：
在测量时，由单片机4记录开始喷雾的时刻。由于喷雾在空间的分布不同，因此，对应流量大的采样器内液面先达到光电液位传感器3的位置，光电液位传感器3产生信号给单片机4，单片机4记录该时刻。依此类推，单片机4得到采样器阵列2中所有采样器内液面达到光电液位传感器3的位置的时间，从而完成采样过程。
由单片机4将采集到的时刻序列和开始喷雾的时刻传给上位机5进行分析。在上位机5中，分别用采集的时刻序列减去开始喷雾的时刻，得到每个采样器中液体到达光电液位传感器3时的时间差Ti(i代表采样器序列号)。在采样器中，液体到达光电液传感器3位置时的体积V相同。用V除以Ti，得到喷雾的瞬时流量分布。
本发明自喷雾开始计时，采用光学方法在采样器阵列2的相同高度处测量液面高度，分别记录每个采样器内液体到达相同高度采样液面的时间。时间越长，说明喷嘴在该采样器位置处的流量越小，通过计算采样器阵列2中液体的体积与时长的关系，可以得到喷雾的流量分布。
Claims (6)
1.一种液位-时间差的喷雾流量分布测试方法，其特征在于：
在喷嘴(1)的下方等距放置相同尺寸的采样器阵列(2)，采样器下端封闭，在采样器距下端相同高度处安装光电液位传感器(3)，由光电液位传感器(3)实现对采样器阵列(2)的采样，光电液位传感器(3)的信号由单片机(4)和上位机(5)进行记录和处理，通过对光电液位传感器(3)采集到的采样器阵列(2)时刻序列和开始喷雾的时刻，经分析计算得到喷雾的瞬时流量分布。
2.根据权利要求1所述的液位-时间差的喷雾流量分布测试方法，其特征在于采样过程是：在测量开始时，由单片机(4)记录开始喷雾的时刻；测量过程中，当采集器内液面到达光电液位传感器(3)的位置时，光电液位传感器(3)产生信号给单片机(4)，单片机(4)记录该时刻，依此类推，单片机(4)得到采样器阵列(2)中所有采样器内液面达到光电液位传感器(3)位置的时间，从而完成采样过程。
3.根据权利要求1所述的液位-时间差的喷雾流量分布测试方法，其特征在于瞬时流量分布的计算方法是：分别用采集的时刻序列减去开始喷雾的时刻，得到每个采样器中液体到达光电液位传感器时的时间差Ti；在采样器中，液体到达光电液传感器(3)位置时的体积V相同，用V除以Ti，得到喷雾的瞬时流量分布；其中i代表采样器序列号。
4.根据权利要求1所述的液位-时间差的喷雾流量分布测试方法，其特征在于：由单片机(4)将采集到的时刻序列和开始喷雾的时刻传给上位机(5)进行分析。
5.根据权利要求2所述的液位-时间差的喷雾流量分布测试方法，其特征在于：将单位时间内的体积分布，转化为单位体积流量下，喷雾时间分布的测量。
6.根据权利要求1-5任一项所述的液位-时间差的喷雾流量分布测试方法，其特征在于：通过V和Ti的关系实现单位时间的流量测量；其中V为采样器中液体到达光电液传感器(3)位置时的体积；Ti为从测量开始计时，每个采样器中液体到达光电液位传感器时的时间差，i代表采样器序列号。
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