CN112763750A - 一种基于光声效应的气体流速传感器 - Google Patents

一种基于光声效应的气体流速传感器 Download PDF

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Abstract

本发明属于测量装置技术领域，具体涉及一种基于光声效应的气体流速传感器，包括容器壁、入气孔、出气孔、激光器以及超声探测器，所述容器壁的一侧设置有入气孔，所述容器壁远离入气孔的一侧设置有出气孔，所述容器壁内壁的底侧设置有激光器以及超声探测器，激光器紧贴在容器壁一侧的一边，超声探测器紧贴于容器壁远离激光器的边缘。本发明通过控制外界待测气体的流速来改变光声响应颗粒的速度，进而通过对光声响应颗粒产生的超声频率的测量实现对气体流速的测量，进而可以测量到及其微小的加速度变化。

Description

一种基于光声效应的气体流速传感器
技术领域
本发明涉及气体流速传感器装置技术领域，具体为一种基于光声效应的气体流速传感器。
背景技术
由于多普勒效应，光声响应颗粒的速度会直接影响其产生的超声波频率，该超声频率与气体流速大小密切相关，因此可以通过对超声频率的测量实现对气体流速的测量。
现有技术中，由于光声响应颗粒的超声频率难以测量，灵敏度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于光声效应的气体流速传感器，解决了难以检测海水的波动方向和波动大小的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于光声效应的气体流速传感器，包括容器壁、入气孔、出气孔、激光器以及超声探测器，所述容器壁的一侧设置有入气孔，所述容器壁远离入气孔的一侧设置有出气孔，所述容器壁内壁的底侧设置有激光器以及超声探测器。
优选的，所述激光器紧贴在容器壁一侧的一边。
优选的，所述超声探测器紧贴于容器壁远离激光器的边缘。
优选的，所述入气孔与出气孔位于容器壁两边缘的顶部，且均为通孔。
优选的，所述入气孔与出气孔在容器壁顶部的两侧成对称分布，且入气孔与出气孔的尺寸一致。
优选的，所述容器壁的内壁为光滑的。
优选的，所述激光器位于入气孔的底部。
优选的，所述超声探测器位于出气孔的底部。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过将外界待测气体的流速来改变光声响应颗粒的速度，由于多普勒效应，光声响应颗粒的速度会直接影响其产生的超声波频率，该超声频率与气体流速大小密切相关，因此可以通过对超声频率的测量实现对气体流速的测量。该装置可以测量到及其微小的加速度变化，反应非常敏感，灵敏度极高。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1、容器壁；2、入气孔；3、出气孔；4、激光器；5、超声探测器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，一种基于光声效应的气体流速传感器，包括容器壁1、入气孔2、出气孔3、激光器4以及超声探测器5，容器壁1的一侧设置有入气孔2，容器壁1远离入气孔2的一侧设置有出气孔3，容器壁1内壁的底侧设置有激光器4以及超声探测器5，激光器4紧贴在容器壁1一侧的一边，超声探测器5紧贴于容器壁1远离激光器4的边缘。
具体的，携带有光声响应颗粒的待测流速气体通过入气孔2进入，通过出气孔3离开，激光器4发出的激光照射在光声反应颗粒上，由于光声效应产生震动，生成超声波，通过超声探测器5实现对超声波的探测。
实施例2
请参阅图1，一种基于光声效应的气体流速传感器，包括容器壁1、入气孔2、出气孔3、激光器4以及超声探测器5，容器壁1的一侧设置有入气孔2，容器壁1远离入气孔2的一侧设置有出气孔3，容器壁1内壁的底侧设置有激光器4以及超声探测器5，激光器4紧贴在容器壁1一侧的一边，超声探测器5紧贴于容器壁1远离激光器4的边缘。
具体的，携带有光声响应颗粒的待测流速气体通过入气孔2进入，通过出气孔3离开，激光器4发出的激光照射在光声反应颗粒上，由于光声效应产生震动，生成超声波，通过超声探测器5实现对超声波的探测。
特殊的，入气孔2与出气孔3位于容器壁1两边缘的顶部，且均为通孔，入气孔2与出气孔3在容器壁1顶部的两侧成对称分布，且入气孔2与出气孔3的尺寸一致，通过入气孔2与出气孔3的通孔配合，便于实现对携有光声响应颗粒的待测流速气体的探测。进一步的，将光声相应颗粒均匀的放置在入气孔2，在出气口3回收，循环使用。
实施例3
请参阅图1，一种基于光声效应的气体流速传感器，包括容器壁1、入气孔2、出气孔3、激光器4以及超声探测器5，容器壁1的一侧设置有入气孔2，容器壁1远离入气孔2的一侧设置有出气孔3，容器壁1内壁的底侧设置有激光器4以及超声探测器5，激光器4紧贴在容器壁1一侧的一边，超声探测器5紧贴于容器壁1远离激光器4的边缘。
具体的，携带有光声响应颗粒的待测流速气体通过入气孔2进入，通过出气孔3离开，激光器4发出的激光照射在光声反应颗粒上，由于光声效应产生震动，生成超声波，通过超声探测器5实现对超声波的探测。
入气孔2与出气孔3位于容器壁1两边缘的顶部，且均为通孔，入气孔2与出气孔3在容器壁1顶部的两侧成对称分布，且入气孔2与出气孔3的尺寸一致。
特殊的，请参阅图1，容器壁1的内壁为光滑的，由于其内壁光滑，进而便于待测流速气体的流动。
实施例4
请参阅图1，一种基于光声效应的气体流速传感器，包括容器壁1、入气孔2、出气孔3、激光器4以及超声探测器5，容器壁1的一侧设置有入气孔2，容器壁1远离入气孔2的一侧设置有出气孔3，容器壁1内壁的底侧设置有激光器4以及超声探测器5，激光器4紧贴在容器壁1一侧的一边，超声探测器5紧贴于容器壁1远离激光器4的边缘。
具体的，携带有光声响应颗粒的待测流速气体通过入气孔2进入，通过出气孔3离开，激光器4发出的激光照射在光声反应颗粒上，由于光声效应产生震动，生成超声波，通过超声探测器5实现对超声波的探测。
入气孔2与出气孔3位于容器壁1两边缘的顶部，且均为通孔，入气孔2与出气孔3在容器壁1顶部的两侧成对称分布，且入气孔2与出气孔3的尺寸一致。
容器壁1的内壁为光滑的。
特殊的，请参阅图1，激光器4位于入气孔2的底部，超声探测器5位于出气孔3的底部。激光器4位于入气孔2底部，进而对光声反应颗粒进行有效检测，随后，在出气孔3处对超声波的探测，充分利用了光声效应。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于光声效应的气体流速传感器，包括容器壁(1)、入气孔(2)、出气孔(3)、激光器(4)以及超声探测器(5)，其特征在于：所述容器壁(1)的一侧设置有入气孔(2)，所述容器壁(1)远离入气孔(2)的一侧设置有出气孔(3)，所述容器壁(1)内壁的底侧设置有激光器(4)以及超声探测器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种基于光声效应的气体流速传感器，其特征在于：所述激光器(4)紧贴在容器壁(1)一侧的一边。
3.根据权利要求2所述的一种基于光声效应的气体流速传感器，其特征在于：所述超声探测器(5)紧贴于容器壁(1)远离激光器(4)的边缘。
4.根据权利要求3所述的一种基于光声效应的气体流速传感器，其特征在于：所述入气孔(2)与出气孔(3)位于容器壁(1)两边缘的顶部，且均为通孔。
5.根据权利要求4所述的一种基于光声效应的气体流速传感器，其特征在于：所述入气孔(2)与出气孔(3)在容器壁(1)顶部的两侧成对称分布，且入气孔(2)与出气孔(3)的尺寸一致。
6.根据权利要求5所述的一种基于光声效应的气体流速传感器，其特征在于：所述容器壁(1)的内壁为光滑的。
7.根据权利要求6所述的一种基于光声效应的气体流速传感器，其特征在于：所述激光器(4)位于入气孔(2)的底部。
8.根据权利要求7所述的一种基于光声效应的气体流速传感器，其特征在于：所述超声探测器(5)位于出气孔(3)的底部。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113433342A (zh) * 2021-08-26 2021-09-24 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种基于激光致声的海洋流速探测系统及探测方法
CN115128299A (zh) * 2022-08-31 2022-09-30 之江实验室 一种测量非透明流场的光声粒子图像测速系统和方法

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