CN111399557A - 回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统 - Google Patents

回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统，包括：粒子液罐1、电动阀2、电动针阀3、净水电动阀4、左调节段电动阀5、右调节段电动阀6、调节段电动排液阀7、液位计8、排水箱9、左支路电动阀10、右支路电动阀11；所述粒子液罐1与电动阀2的一端、电动针阀3的一端分别相连。本发明能有效调节大型回路中的PIV荧光粒子浓度，调节速度快、精度高。传统激光粒子测速粒子浓度调节系统一般是用于缩比回路中的粒子浓度调节，且没有精细调节。本系统则根据CCD相机得到的图像实时处理出测试系统中的粒子浓度与测试所需的最佳粒子浓度范围的差值，将差值反馈给系统后自动处理调节粒子浓度。

Description

回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统
技术领域
本发明涉及粒子浓度自动调节系统领域，具体地，涉及一种回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统。
背景技术
激光粒子测速(PIV)技术目前已广泛应用于流体力学的基础实验和流体机械的流场测试之中，通过该方法研究人员能较为准确的获得测试回路中测试段部分的真实流场信息，从而对流场计算方法进行校核与修正或对流体机械的性能进行优化。然而由于PIV试验需要在测试段采用透明的玻璃管段并在实验回路中加入合适比例的荧光粒子，这些要求给大型回路的测试段结构设计和粒子浓度调节系统设计都提出了很高的要求。因此目前流体机械中的PIV试验大多都是采用缩比设计，即将需要研究的流体机械按比例缩小尺寸并加入小型的回路中进行测试，这种方法无法直接研究真实尺寸流体机械的流动特性。要测试真实尺寸流体机械的流动特性，需将流体机械加入大型回路中直接测试，并解决测试段结构设计和粒子浓度调节系统设计两个关键技术问题。本发明提出了一种大型回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统，能实现大型回路PIV试验中粒子浓度在线调节，提高试验效率降低试验难度。
专利文献CN109459582A公开了一种基于动边界自识别的激光粒子图像测速数据处理方法，属于流体力学实验技术领域。本发明通过PIV相机拍摄获取含有激光粒子的PIV图片，获取图片灰度值，将PIV图片的灰度值建立数据矩阵；根据边界判断准则判定识别所述PIV图片中的边界像素点，将边界像素点连接获得被测对象在运动状态下的边界；根据边界以及垂直所述边界的法向建立新的SN坐标系；将PIV图片进行坐标变换获取PIV图片的坐标变换后的数据，实现坐标变换后的数据进行相关计算时的捕捉窗口始终紧贴于运动的边界布置，进而再将坐标变换后的数据采用标准相关计算算法获取速度矢量，将速度矢量进行坐标反变换获取被测对象的速度流场。该专利在适用于大型回路PIV试验中粒子浓度在线调节上仍然有待提高的空间。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统。
根据本发明提供的一种回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统，包括：粒子液罐1、电动阀2、电动针阀3、净水电动阀4、左调节段电动阀5、右调节段电动阀6、调节段电动排液阀7、液位计8、排水箱9、左支路电动阀10、右支路电动阀11；
所述粒子液罐1与电动阀2的一端、电动针阀3的一端分别相连；
所述电动阀2的另一端、电动针阀3的另一端与右调节段电动阀6的一端、净水电动阀4的一端、左调节段电动阀5的一端、调节段电动排液阀7的一端分别相连；
所述净水电动阀4的另一端与净水入口管相连；
所述左调节段电动阀5的另一端与左支路电动阀10的一端相连；
所述右调节段电动阀6的另一端与右支路电动阀11的一端相连；
调节段电动排液阀7的另一端与液位计8相连接；
所述液位计8与排水箱9相连；
所述右支路电动阀11的另一端与左支路电动阀10的另一端相连。
优选地，还包括：通气管；所述粒子液罐1与通气管的一端相连。
优选地，还包括：储水箱；所述通气管的一端储水箱的另一端相连。
优选地，还包括：离心泵；所述离心泵通过主回路与储水箱相连。
优选地，还包括：流量计；所述流量计的一端与离心泵相连。
优选地，还包括：测试段单元；所述测试段单元的一端通过电动阀与流量计的另一端相连；所述测试段单元的另一端与右调节段电动阀6的另一端、右支路电动阀11的一端相连。
优选地，所述液位计8采用电子液位计。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.本发明能有效调节大型回路中的PIV荧光粒子浓度，调节速度快、精度高。传统激光粒子测速粒子浓度调节系统一般是用于缩比回路中的粒子浓度调节，且没有精细调节。本系统则根据CCD相机得到的图像实时处理出测试系统中的粒子浓度与测试所需的最佳粒子浓度范围的差值，将差值反馈给系统后自动处理调节粒子浓度。
2.本发明能进行在线调节，无需改变回路中包括泵在内的其它管段和设备的运行状态，简化了调节流程，缩短了操作时间。传统激光粒子测速粒子浓度调节系统在调节回路中的粒子浓度时很难做到不改变其它设备的运行状态进行在线调节。本系统则通过调节段主管道与支路管道上运行流程的设计阀门的切换实现了在线调节。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明整体回路及自动调节系统示意图。
图2为本发明粒子浓度自动调节系统运转流程示意图。
粒子液罐1 调节段电动排液阀7
电动阀2 液位计8
电动针阀3 排水箱9
净水电动阀4 左支路电动阀10
左调节段电动阀5 右支路电动阀11
右调节段电动阀6
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1、2所示，根据本发明提供的一种回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统，包括：粒子液罐1、电动阀2、电动针阀3、净水电动阀4、左调节段电动阀5、右调节段电动阀6、调节段电动排液阀7、液位计8、排水箱9、左支路电动阀10、右支路电动阀11；
所述粒子液罐1与电动阀2的一端、电动针阀3的一端分别相连；
所述电动阀2的另一端、电动针阀3的另一端与右调节段电动阀6的一端、净水电动阀4的一端、左调节段电动阀5的一端、调节段电动排液阀7的一端分别相连；
所述净水电动阀4的另一端与净水入口管相连；
所述左调节段电动阀5的另一端与左支路电动阀10的一端相连；
所述右调节段电动阀6的另一端与右支路电动阀11的一端相连；
调节段电动排液阀7的另一端与液位计8相连接；
所述液位计8与排水箱9相连；
所述右支路电动阀11的另一端与左支路电动阀10的另一端相连。
优选地，还包括：通气管；所述粒子液罐1与通气管的一端相连。
优选地，还包括：储水箱；所述通气管的一端储水箱的另一端相连。
优选地，还包括：离心泵；所述离心泵通过主回路与储水箱相连。
优选地，还包括：流量计；所述流量计的一端与离心泵相连。
优选地，还包括：测试段单元；所述测试段单元的一端通过电动阀与流量计的另一端相连；所述测试段单元的另一端与右调节段电动阀6的另一端、右支路电动阀11的一端相连。
优选地，所述液位计8采用电子液位计。
具体地，在一个实施例中，如图1，大型回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统与所要调节的主回路直接相连，主要包括：粒子液罐1、电动阀2、电动针阀3、净水电动阀4、左调节段电动阀5、右调节段电动阀6、调节段电动排液阀7、电子液位计8、排水箱9、左支路电动阀10、右支路电动阀11。
调节系统的调节段主管道上部通过电动阀2、电动针阀3与粒子液罐1相连，粒子液罐1中储存有高浓度的激光粒子测速所用的荧光粒子液。调节段主管道上部另一侧还设置有净水管入口，净水管通过净水电动阀与主管道相连。调节段主管道下部接有调节段电动排液阀7，可将系统中的粒子液排入排水箱9中。调节段主管道的左右两侧分别设置有左调节段电动阀5和右调节段电动阀6。调节段主管道旁还设置有支路，支路管道的左右两侧分别设置有左支路电动阀10和右支路电动阀11。在线调节系统中粒子液浓度时开启支路阀门并关闭调节段主管路阀门，确保整个回路设备运行状态不变。
如图2显示了开始运行和调节系统浓度的流程。回路中充满净水尚未注入粒子液时根据测试需要的PIV粒子浓度范围以及高浓度粒子液的配比浓度算出整个系统中所需的高浓度粒子液体积。向净水回路中注入高浓度粒子液需先开启左支路电动阀10和右支路电动阀11，并关闭左调节段电动阀5和右调节段电动阀6，随后开启调节段电动排液阀7，根据电子液位计8的反馈排出相应量的净水并关闭调节段电动排液阀7，开启粒子液罐的电动阀2，注入相应量的高浓度粒子液后关闭电动阀2，此后开启左调节段电动阀5和右调节段电动阀6并关闭左支路电动阀10和右支路电动阀11，在回路循环一段时间后注入的高浓度粒子液完全与管道中的净水混合形成适合PIV测试的粒子液。若此时CCD相机得到的图像实时处理出的信息反应粒子浓度还略有不足时，则开启电动针阀3向回路中以小流量补充相应量的高浓度粒子液。
若回路运行一段时间后发现还需要大范围调节系统中粒子液浓度。则同样先开启左支路电动阀10和右支路电动阀11，并关闭左调节段电动阀5和右调节段电动阀6，随后开启调节段电动排液阀7，排出一定量的主管路粒子液，开启粒子液罐的电动阀2或净水电动阀4，注入相应量的高浓度粒子液或净水以增加或者降低主管道中的粒子浓度，操作完毕后关闭粒子液罐的电动阀2或净水电动阀4，再开启左调节段电动阀5和右调节段电动阀6，并关闭左支路电动阀10和右支路电动阀11。精细调节系统中粒子液浓度时同样只需打开粒子液罐的电动针阀3，小流量向主回路中加入相应量的高浓度粒子液即可。
本发明能有效调节大型回路中的PIV荧光粒子浓度，调节速度快、精度高。传统激光粒子测速粒子浓度调节系统一般是用于缩比回路中的粒子浓度调节，且没有精细调节。本系统则根据CCD相机得到的图像实时处理出测试系统中的粒子浓度与测试所需的最佳粒子浓度范围的差值，将差值反馈给系统后自动处理调节粒子浓度。本发明能进行在线调节，无需改变回路中包括泵在内的其它管段和设备的运行状态，简化了调节流程，缩短了操作时间。传统激光粒子测速粒子浓度调节系统在调节回路中的粒子浓度时很难做到不改变其它设备的运行状态进行在线调节。本系统则通过调节段主管道与支路管道上运行流程的设计阀门的切换实现了在线调节。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、单元、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、单元、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、单元、系统可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、单元、系统也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、单元、系统视为既可以是实现方法的软件单元又可以是硬件部件内的结构。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统，其特征在于，包括：粒子液罐(1)、电动阀(2)、电动针阀(3)、净水电动阀(4)、左调节段电动阀(5)、右调节段电动阀(6)、调节段电动排液阀(7)、液位计(8)、排水箱(9)、左支路电动阀(10)、右支路电动阀(11)；
所述粒子液罐(1)与电动阀(2)的一端、电动针阀(3)的一端分别相连；
所述电动阀(2)的另一端、电动针阀(3)的另一端与右调节段电动阀(6)的一端、净水电动阀(4)的一端、左调节段电动阀(5)的一端、调节段电动排液阀(7)的一端分别相连；
所述净水电动阀(4)的另一端与净水入口管相连；
所述左调节段电动阀(5)的另一端与左支路电动阀(10)的一端相连；
所述右调节段电动阀(6)的另一端与右支路电动阀(11)的一端相连；
调节段电动排液阀(7)的另一端与液位计(8)相连接；
所述液位计(8)与排水箱(9)相连；
所述右支路电动阀(11)的另一端与左支路电动阀(10)的另一端相连。
2.根据权利要求1所述的回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统，其特征在于，还包括：通气管；
所述粒子液罐(1)与通气管的一端相连。
3.根据权利要求2所述的回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统，其特征在于，还包括：储水箱；
所述通气管的一端储水箱的另一端相连。
4.根据权利要求3所述的回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统，其特征在于，还包括：离心泵；
所述离心泵通过主回路与储水箱相连。
5.根据权利要求4所述的回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统，其特征在于，还包括：流量计；
所述流量计的一端与离心泵相连。
6.根据权利要求4所述的回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统，其特征在于，还包括：测试段单元；
所述测试段单元的一端通过电动阀与流量计的另一端相连；
所述测试段单元的另一端与右调节段电动阀(6)的另一端、右支路电动阀(11)的一端相连。
7.根据权利要求1所述的回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统，其特征在于，所述液位计(8)采用电子液位计。
8.一种回路激光粒子测速粒子浓度自动调节系统，其特征在于，包括：粒子液罐(1)、电动阀(2)、电动针阀(3)、净水电动阀(4)、左调节段电动阀(5)、右调节段电动阀(6)、调节段电动排液阀(7)、液位计(8)、排水箱(9)、左支路电动阀(10)、右支路电动阀(11)；
所述粒子液罐(1)与电动阀(2)的一端、电动针阀(3)的一端分别相连；
所述电动阀(2)的另一端、电动针阀(3)的另一端与右调节段电动阀(6)的一端、净水电动阀(4)的一端、左调节段电动阀(5)的一端、调节段电动排液阀(7)的一端分别相连；
所述净水电动阀(4)的另一端与净水入口管相连；
所述左调节段电动阀(5)的另一端与左支路电动阀(10)的一端相连；
所述右调节段电动阀(6)的另一端与右支路电动阀(11)的一端相连；
调节段电动排液阀(7)的另一端与液位计(8)相连接；
所述液位计(8)与排水箱(9)相连；
所述右支路电动阀(11)的另一端与左支路电动阀(10)的另一端相连；
还包括：通气管；
所述粒子液罐(1)与通气管的一端相连；
还包括：储水箱；
所述通气管的一端储水箱的另一端相连；
还包括：离心泵；
所述离心泵通过主回路与储水箱相连；
还包括：流量计；
所述流量计的一端与离心泵相连；
还包括：测试段单元；
所述测试段单元的一端通过电动阀与流量计的另一端相连；
所述测试段单元的另一端与右调节段电动阀(6)的另一端、右支路电动阀(11)的一端相连；
所述液位计(8)采用电子液位计。
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