專利名稱：具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量氣體、液體等流體的流速信號方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，流速測量傳感器很多，但都沒有方向選擇性，即任意方向都可以測量。 因此需要一種具有方向選擇性，即只測量特定方向的流速，這使得該種傳感器有 許多特殊的用法，可組合成多種新的流速傳感器。可以廣泛應用于風力發(fā)電、氣 象、汽車、航空器、空氣動力學、熱工測量、流體力學等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法， 用于氣體、液體等流體的特定方向的流速信息測量。
本發(fā)明的構(gòu)思是流體的流速與的流體帶走流體接觸面的熱量成正比關(guān)系， 流體接觸面的溫度大小與流體流速成正比關(guān)系。熱電阻或熱電偶與檢測電路板連 接，可將流體檢測面檢測到的流體流速與熱量的關(guān)系轉(zhuǎn)換成電流信號。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的具體技術(shù)方案如下
一種具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法，該方法是通過一個隔 熱套管使流體在一個方向與流體接觸面接觸，流體接觸面的內(nèi)側(cè)設有加熱器加 熱，同時還設有溫度傳感器，溫度傳感器的熱電阻或熱電偶與檢測電路板連接， 將流體檢測面檢測到的流體流速與熱量的關(guān)系轉(zhuǎn)換成電流信號，最后經(jīng)過處理模 塊顯示流量信息。具體實施時，加熱器平行設置于隔熱套管內(nèi)并內(nèi)縮于隔熱套管左端口 一定距 離，流體接觸面設在加熱器左端與加熱器垂直，使從隔熱套管左端口進入的流體 與流體接觸面接觸，并保持熱量不流失。
本發(fā)明有益效果本發(fā)明提供的具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的 方法，可廣泛應用于風力發(fā)電、氣象、汽車、航空器、空氣動力學、熱工測量、 流體力學等領(lǐng)域。該具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法是通過隔熱 套管與流體接觸面之間平行安裝，并保持有一特殊距離實現(xiàn)的，通過檢測流體接 觸面的溫度來測量流體流速。該具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法 可以用于單方向流速測量，也可以擴展用于組成2-6個方向的流速測量。


圖1為本發(fā)明具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法具體實施方式
之一結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法實施例1中所 用到的加熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法實施例1中說
說的隔熱套管結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明方具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法實施例1中 所說的電路原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及優(yōu)選的實施例進一步說明本發(fā)明具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法。 實施例1
如圖1所示， 一個加熱器1由加熱絲11和受熱銅體12組成，加熱絲為受
熱銅體提供熱量，受熱銅體用于儲存熱量； 一個流體接觸面2，與流體接觸；一 個溫度傳感器3，設于受熱銅體腔體內(nèi)，并靠近流體接觸面2，用于檢測流體接 觸面熱流量； 一個隔熱套管4，加熱器1平行設置于隔熱套管4內(nèi)并內(nèi)縮于隔熱 套管左端口一定距離；流體接觸面2設在加熱器1左端與加熱器垂直，使從隔熱 套管左端口進入的流體與流體接觸面接觸； 一個檢測電路板5，與溫度傳感器連 接，將流體接觸面檢測到的流體流速與熱量的關(guān)系轉(zhuǎn)換成電流信號。
加熱絲ll、受熱銅體12組成的加熱器1密封安裝于隔熱套管4內(nèi)，與隔熱
套管平行并與隔熱套管的左入口有距離，使得流體只能以與隔熱套管平行的方向 沖擊加熱器的流體接觸表面2，完成流體與加熱器1的熱交換。溫度傳感器熱電 偶或熱電阻3安裝于加熱器內(nèi)圓柱形腔體(及受熱銅體腔體)內(nèi)，距離流體接觸 表面2僅lmm，該溫度傳感器熱電偶或熱電阻實時檢測流體接觸面2的熱流變化， 熱流的變化量與流體流速直接相關(guān)，因此得以建立溫度與流速的關(guān)系。隔熱層7 將加熱器1與電路板5隔離。溫度信號傳給電路板5，將溫度信號變換成電流信 號，由電路板的信號正極51輸出，電路板的電源正極52和電路負極53外接電 源，給電路提供驅(qū)動電流。
如圖2所示，箭頭所示為該方向選擇性熱平衡流速傳感器的實施例中加熱 器l的右視圖，該加熱器整體結(jié)構(gòu)是個圓柱體，其直徑為5mm—20mm，柱體兩 端比柱身高出lmm左右。柱體用純銅或不銹鋼制造，直徑為4mm—19mm，長度為 5mm—20mm。安裝溫度傳感器熱電偶或熱電阻的圓柱腔體直徑為3mm左右。加熱絲ll用錳銅絲繞制，并加絕緣清漆固定。
如圖3所示，箭頭所示為隔熱套管的右視圖，該隔熱套管是一個圓柱體形 腔體，用絕熱材料或塑料或金屬材料制造，也可以是在壁內(nèi)填充絕熱材料填充或 真空夾層。隔熱套管直徑大于4mm—19皿。隔熱套管右端圓孔用于通過加熱器的 電源線和溫度傳感器的信號線。
如圖4所示，溫度傳感器熱電偶或熱電阻的信號S通過電阻Rl進入運算放 大器F1，信號放大倍數(shù)由電阻R1和電阻R3決定，電阻R5、 R6、運算放大器F2、 晶體三極管K組成一個恒流源電路，RL為負載電阻。電位器W給定一個初始溫 度值，信號源S被放大后作為恒流源的輸入控制，該信號越大，恒流源輸出電流 越大。該輸出電流用于控制加熱器電流，因此，建立熱流與流體流速的熱平衡， 該平衡電流大小與流速大小有函數(shù)關(guān)系。
本說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明專利提供的方向選擇性熱平衡流速傳感器，可廣泛應用于風力發(fā)電、 氣象、汽車、航空器、空氣動力學、熱工測量、流體力學等領(lǐng)域。該方向選擇 性熱平衡流速傳感器的特點是有方向性地測量流體流速，方向選擇性是通過 隔熱套管與流體接觸面之間平行安裝，并保持有一特殊距離實現(xiàn)的。通過檢測流 體接觸面的溫度來測量流體流速。該流速傳感器可以用于單方向流速測量，還可 以擴展用于組成2-6個方向的流速測量，構(gòu)成多自由度流量傳感器。
權(quán)利要求
1.一種具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法，該方法是通過一個隔熱套管使流體在一個方向與流體接觸面接觸，流體接觸面的內(nèi)側(cè)設有加熱器加熱，同時還設有溫度傳感器，溫度傳感器的熱電阻或熱電偶與檢測電路板連接，將流體檢測面檢測到的流體流速與熱量的關(guān)系轉(zhuǎn)換成電流信號，最后經(jīng)過處理模塊顯示流量信息。
2. 如權(quán)利要求1所述的具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法，其特 征在于，加熱器平行設置于隔熱套管內(nèi)并內(nèi)縮于隔熱套管左端口一定距離， 流體接觸面設在加熱器左端與加熱器垂直，使從隔熱套管左端口進入的流體 與流體接觸面接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量氣體、液體等流體的流速信號方法技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述的具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法是通過一個隔熱套管使流體在一個方向與流體接觸面接觸，流體接觸面的內(nèi)側(cè)設有加熱器加熱，同時還設有溫度傳感器，溫度傳感器的熱電阻或熱電偶與檢測電路板連接，將流體檢測面檢測到的流體流速與熱量的關(guān)系轉(zhuǎn)換成電流信號，最后經(jīng)過處理模塊顯示流量信息。本發(fā)明提供的檢測流速方法，具有方向選擇性并通過熱平衡檢測流速的方法可以用于單方向流速測量，也可以擴展用于組成2-6個方向的流速測量?？蓮V泛應用于風力發(fā)電、氣象、汽車、航空器、空氣動力學、熱工測量、流體力學等領(lǐng)域。
文檔編號G01P5/10GK101408554SQ200810200719
公開日2009年4月15日 申請日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者峰 夏, 曹振宇, 進 陳, 黃海燕 申請人:上海第二工業(yè)大學