專利名稱：熱流體激光風速儀的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種測量高溫流體的速度裝置，可以非接觸情況下測量容器內(nèi)的 熱流體速度及主流體方向和湍流發(fā)展程度。
背景技術(shù)：
目前，公知的流體速度測試儀，如皮托管，熱線風速儀存在缺陷是在測量流體速度 過程中，要與流體接觸。當流體相對溫度高，或流體存在大量附帶風塵，雜質(zhì)，或蒸汽含量高 時，這類儀器就很難利用了。當然，現(xiàn)在還有多普勒測速儀，也可以做到與介質(zhì)測量的非接 觸，但價格昂貴，操作復雜。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的測速儀不能測量高溫或熱流體中含雜質(zhì)等以及測量裝置價格昂 貴和操作復雜的不足，本實用新型提供一套測量裝置，該裝置不僅能測量出被測流體的速 度，而且可以測量流體的方向，及大概的湍流模型。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是如圖(1)依次安裝激光發(fā)射器 (1)，反光鏡⑵，二維光能感應器⑶，濾光器⑷，能譜分析儀(5)，激光電源(6)，信號放大 器⑶。如圖⑴所示的，由激光發(fā)射器⑴發(fā)射一束激光，穿過流場(7)，到達另一端的反 光鏡(2)，反光鏡(2)將激光反射到二維光能感應器(3)。通過對能譜分析儀(5)的信號分 析，確定流場特性。一種測量高溫流體的速度裝置，激光發(fā)射器，.反光鏡，二維感應器，濾光器，動態(tài) 信號分析儀，激光電源，流場，信號放大器，如

圖1布置，其特征是由激光發(fā)射器發(fā)射一束 激光，到達另一端的反光鏡，反光鏡將激光反射到二維光能感應器。本實用新型的有益效果是，可以在測試在測熱流場的同時，對流場的湍流的信號 分析可以了解湍流的發(fā)展狀況，可以對流場有更加客觀地認識。并且盡可能少的干涉流場。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖(1)是本實用新型的基本原理圖。圖中1.激光發(fā)射器，2.反光鏡，3. 二維感應器，4.濾光器，5.動態(tài)信號分析儀， 6.激光電源，7.流場，8.信號放大器。通過圖(1)的設置，在流場中將中空的平板系統(tǒng)放置 在流場上下游不同地點，會在能譜分析儀(5)上得到不同的信號。圖⑵是能譜分析儀(5)所收集信號的數(shù)據(jù)處理。如圖(2)所示X/D是激光通 過流場(7)的不同位置，縱坐標是能譜分析儀(5)所收集的光譜能量信號一光譜密度函數(shù) (powerspectral density function)，橫坐標是收集處的波長值。圖(2)中有9個收集信 號(參考圖中的實線)來自于X/D的不同位置。[0012]本實用新型的有益效果是，可以在測試在測熱流場的同時，對流場的湍流的信號 分析可以了解湍流的發(fā)展狀況，可以對流場有更加客觀地認識。
具體實施方式
如圖所示當激光束通過熱流場后，二維的激光感應器將感應兩正交方向(比如 垂直和水平)上的能量波動信號。動態(tài)信號分析儀器的對感應器光譜能量信號進行處理； 這一處理過程是由計算機(LABVIEW軟件)通過HPIB線操縱動態(tài)信號分析儀得到的。通過 計算，可以處理垂直和水平方向的光譜密度函數(shù)(power spectral density function)，過 程中的采樣頻率是ΙΟΚΗζ。由于熱流體在相對較高速度和剪切流的產(chǎn)生將產(chǎn)生湍流，湍流在 發(fā)展過程中會出現(xiàn)發(fā)展中，和充分發(fā)展兩個階段，通過對光譜密度函數(shù)在不同波長下的狀 態(tài)分布，可以確定湍流模型。具體來講(圖2，縱坐標光譜密度對數(shù)函數(shù)；橫坐標波長對 數(shù)函數(shù)，X/D代表了主流上游到下游的位置)在上游湍流開始階段低中頻信號很不穩(wěn)定， 在整個信號過渡過程中起伏較大。而下游湍流充分發(fā)展階段信號平穩(wěn)，并且垂直信號的斜 率是-2/3，如果是水平信號其斜率為-1，通過斜率的對比可以判斷主流體的方向。湍流信 號受流場的外界和生成條件的影響，往往會產(chǎn)生相應信號拐點。隨著X/D的增加，拐點向高 頻區(qū)遷移。這一拐點遷移趨勢和流速成線性關系，通過實驗前的校準，可以根據(jù)簡單的數(shù)據(jù) 校準備用表計算出相應的流速。這一校準過程中，包括對流體的壓力和溫度進行標定校準。 標定過程用普通的測試裝置(氣壓計，熱電偶)。
權(quán)利要求一種測量高溫流體的速度裝置，其特征是由激光發(fā)射器發(fā)射一束激光，到達另一端的反光鏡，反光鏡將激光反射到二維光能感應器。
專利摘要一種熱流場測試裝置在開放或封閉熱流體流場中，由激光發(fā)射器發(fā)射一束激光，在穿過流場的另一端放置一個二維光能接收器。并將接收器輸出信號按兩維信號輸出到一個能譜分析儀上，對信號進行光譜密度函數(shù)(power spectral density function)的分析。通過簡單的查表計算，就可以確定流體的流速，方向，和湍流發(fā)展狀況。
文檔編號G01P5/26GK201594095SQ200920068340
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者劉海波, 簡臨君 申請人:劉海波;簡臨君