循環(huán)液體流量測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種循環(huán)液體流量測量裝置，包括：激光測量裝置、負載冷卻裝置；負載冷卻裝置，包括：進液管、進液緩沖器、進液反射浮墊、負載、出液緩沖器、出液反射浮墊及出液管；進液管與進液緩沖器連接；進液緩沖器通過負載進液口與負載連接；負載通過負載出液口與出液緩沖器連接；出液緩沖器與出液管連接；進液反射浮墊設置在進液緩沖器中；出液反射浮墊設置在出液緩沖器中；激光測量裝置，用于通過進液反射浮墊和出液反射浮墊，確定流經(jīng)負載液體的流量。本發(fā)明通過激光測量裝置、進液反射浮墊及出液反射浮墊可以精確測量出進液緩沖器與出液緩沖器中液體的高度差，從而確定流經(jīng)負載的液體流量，提高了測量精度。
【專利說明】循環(huán)液體流量測量裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及測量技術，尤其涉及一種循環(huán)液體流量測量裝置。

【背景技術】
[0002]循環(huán)液體散熱技術是一種重要的冷卻手段，被廣泛應用在需要消除熱效應的高功率激光器、激光測試設備、光刻機、發(fā)動機等儀器設備等領域。循環(huán)液體散熱的基本工作原理為，低溫液體流經(jīng)負載將負載中的熱量帶走，從而對負載進行冷卻。
[0003]負載的溫度不僅僅與進液管中的液體溫度有關，還與負載中液體的流量有關，負載中液體流量越大，被液體帶走的熱量越多，負載的溫度越低，反之亦然。為了精確控制負載的溫度，就需要精確測量流經(jīng)負載的液體流量。在現(xiàn)有技術中，通常采用流量計測量流經(jīng)負載的液體流量。
[0004]然而，由于流量計器械自身因素的影響，其測量精度有限，無法準確測量流經(jīng)負載的液體流量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種循環(huán)液體流量測量裝置，以克服現(xiàn)有技術中測量精度不高的技術問題。
[0006]本發(fā)明提供一種循環(huán)液體流量測量裝置，包括:激光測量裝置、負載冷卻裝置；
[0007]所述負載冷卻裝置，包括:進液管、進液緩沖器、進液反射浮墊、負載、出液緩沖器、出液反射浮墊以及出液管；其中，
[0008]所述進液管與所述進液緩沖器連接；
[0009]所述進液緩沖器通過負載進液口與所述負載連接；
[0010]所述負載通過負載出液口與所述出液緩沖器連接；
[0011]所述出液緩沖器與所述出液管連接；
[0012]所述進液反射浮墊設置在所述進液緩沖器中；
[0013]所述出液反射浮墊設置在所述出液緩沖器中；
[0014]所述激光測量裝置，用于通過所述進液反射浮墊和所述出液反射浮墊，確定流經(jīng)所述負載液體的流量。
[0015]進一步地，所述激光測量裝置，具體包括:激光器、第一分束鏡、第二分束鏡、光束反射單元、第四分束鏡、光探測器以及控制器；其中，
[0016]所述第一分束鏡、所述第二分束鏡、所述光束反射單元以及所述第四分束鏡成矩形設置；
[0017]所述第一分束鏡的入射點到所述光束反射單元的入射點的距離等于所述第二分束鏡的入射點到第四入射點的距離，其中，所述第四入射點為所述第四分束鏡的入射點；
[0018]所述第一分束鏡的入射點到所述第二分束鏡的入射點的距離等于所述光束反射單元的入射點到所述第四入射點的距離；
[0019]所述第一分束鏡，用于反射所述激光器射出的第一光束以使經(jīng)由所述第一分束鏡反射后的第一光束垂直照射在所述進液反射浮墊上，透射所述第一光束以使透射后的第一光束到達所述第二分束鏡，以及透射經(jīng)由所述進液反射浮墊反射的進液參考光；
[0020]所述第二分束鏡，用于反射經(jīng)由所述第一分束鏡透射的第一光束以使經(jīng)由所述第二分束鏡反射的第一光束垂直照射在所述出液反射浮墊上，以及透射經(jīng)由所述出液反射浮墊反射的出液參考光；
[0021]所述光束反射單元，用于反射經(jīng)由所述第一分束鏡透射的進液參考光，以使經(jīng)由所述光束反射單元反射的進液參考光到達所述第四分束鏡；
[0022]所述第四分束鏡，用于經(jīng)由所述第四入射點透射所述進液參考光，經(jīng)由所述第四入射點反射所述出液參考光；
[0023]所述光探測器，用于接收由所述進液參考光以及所述出液參考光在所述第四入射點形成的干涉光，并且用于接收所述干涉光的干涉條紋；
[0024]所述控制器與所述光探測器連接，用于根據(jù)所述干涉條紋以及預設的管路參數(shù)確定流經(jīng)所述負載的液體流量。
[0025]本發(fā)明的技術效果是:通過激光測量裝置、進液反射浮墊及出液反射浮墊可以精確測量出進液緩沖器與出液緩沖器中液體的高度差，從而確定流經(jīng)負載的液體流量，提高了測量精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明循環(huán)液體流量測量裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明循環(huán)液體流量測量裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明循環(huán)液體流量測量裝置實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為本發(fā)明循環(huán)液體流量測量裝置實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0030]圖1為本發(fā)明循環(huán)液體流量測量裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示,本實施例的裝置可以包括:激光測量裝置1、負載冷卻裝置2 ；
[0031]所述負載冷卻裝置1，包括:進液管201、進液緩沖器202、進液反射浮墊203、負載204、出液緩沖器205、出液反射浮墊206以及出液管207 ;其中，
[0032]所述進液管201與所述進液緩沖器202連接；
[0033]所述進液緩沖器202通過負載進液口與所述負載204連接；
[0034]所述負載204通過負載出液口與所述出液緩沖器205連接；
[0035]所述出液緩沖器205與所述出液管207連接；
[0036]所述進液反射浮墊203設置在所述進液緩沖器202中；
[0037]所述出液反射浮墊206設置在所述出液緩沖器205中；
[0038]所述激光測量裝置1，用于通過所述進液反射浮墊203和所述出液反射浮墊206，確定流經(jīng)所述負載液體的流量。
[0039]具體地，負載204為需要被冷卻的器件，例如，發(fā)電機、激光器等高功率器件。液體通過進液管201流入進液緩沖器202，流經(jīng)負載204，再依次流經(jīng)出液緩沖器205、出液管207流出。液體的溫度低于處于工作狀態(tài)的負載204的溫度。在液體流過負載204時，可與負載204進行熱交換,從而帶走負載204的熱量為負載204降溫。
[0040]在進液緩沖器202以及出液緩沖器205中分別設置進液反射浮墊203、出液反射浮墊206。在進液反射浮墊203與出液反射浮墊206背向液體的表面涂覆有適于激光器波長的反射膜。當有光束照射在反射膜時，反射膜可反射光束。
[0041]根據(jù)流體力學原理，在對負載204進行冷卻時，流經(jīng)負載204的液體的流量，可在進液緩沖器202與出液緩沖器206中形成液面差，液體的流量越大液面差越大，液體的流量越小液面差越小。通過測量液面差的大小可以確定當前液體流量的大小。
[0042]本實施例通過激光測量裝置I可以精確測量出進液緩沖器202與出液緩沖器205中形成液面差。例如，利用激光器分別向進液反射浮墊203、出液反射浮墊206垂直入射光束，并利用光反射裝置使進液反射光與出液反射光發(fā)生干涉，分析干涉光的干涉條紋可以精確測量出進液緩沖器202與出液緩沖器205中形成的液面差，從而計算出流經(jīng)負載204的液體的流量。
[0043]本實施例，通過利用激光測量裝置1、進液反射浮墊203以及出液反射浮墊206，精確測量出進液緩沖器202與出液緩沖器205中形成的液面差高度，從而計算出流經(jīng)負載204的液體的流量。通常激光測量裝置的測量精度為納米量級。因此，解決了現(xiàn)有技術中由于流量計器械自身因素的影響，其測量精度有限，無法準確測量流經(jīng)負載的液體流量的技術問題。
[0044]下面采用幾個具體實施例對實施例一的技術方案進行詳細解釋。
[0045]圖2為本發(fā)明循環(huán)液體流量測量裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，在上述實施例的基礎上，進一步地，所述激光測量裝置I，具體包括:激光器101、第一分束鏡102、第二分束鏡103、光束反射單元104、第四分束鏡105、光探測器106以及控制器107 ;其中，
[0046]所述第一分束鏡102、所述第二分束鏡103、所述光束反射單元104以及所述第四分束鏡105成矩形設置；
[0047]所述第一分束鏡102的入射點到所述光束反射單元104的入射點的距離等于所述第二分束鏡103的入射點到第四入射點的距離，其中，所述第四入射點為所述第四分束鏡105的入射點；
[0048]所述第一分束鏡102的入射點到所述第二分束鏡103的入射點的距離等于所述光束反射單元104的入射點到所述第四入射點的距離；
[0049]所述第一分束鏡102，用于反射所述激光器101射出的第一光束以使經(jīng)由所述第一分束鏡102反射后的第一光束垂直照射在所述進液反射浮墊203上，透射所述第一光束以使透射后的第一光束到達所述第二分束鏡103，以及透射經(jīng)由所述進液反射浮墊203反射的進液參考光；
[0050]所述第二分束鏡103，用于反射經(jīng)由所述第一分束鏡102透射的第一光束以使經(jīng)由所述第二分束鏡103反射的第一光束垂直照射在所述出液反射浮墊206上，以及透射經(jīng)由所述出液反射浮墊206反射的出液參考光；
[0051]所述光束反射單元104，用于反射經(jīng)由所述第一分束鏡102透射的進液參考光，以使經(jīng)由所述光束反射單元反射104的進液參考光到達所述第四分束鏡105 ；
[0052]所述第四分束鏡105，用于經(jīng)由所述第四入射點透射所述進液參考光，經(jīng)由所述第四入射點反射所述出液參考光；
[0053]所述光探測器106，用于接收由所述進液參考光以及所述出液參考光在所述第四入射點形成的干涉光，并且用于接收所述干涉光的干涉條紋；
[0054]所述控制器107與所述光探測器106電連接，用于分析所述干涉條紋，并根據(jù)分析結(jié)果以及預設的管路參數(shù)確定流經(jīng)所述負載204的液體流量。
[0055]具體地，激光器101射出的第一光束在第一分束鏡102處發(fā)生反射，反射后的光束垂直入射進液反射浮墊203，并經(jīng)進液反射浮墊203反射形成進液參考光。第一光束還可在第一分束鏡102處發(fā)生透射后到達第二分束鏡103，經(jīng)由第二分束鏡103的反射垂直入射出液反射浮墊206,并經(jīng)進液反射浮墊206反射形成出液參考光。
[0056]進液參考光通過光束反射單元104的反射到達第四分束鏡105的第四入射點。出液參考光透射過第二分束鏡103后也到達第四分束鏡105的第四入射點。進液參考光在第四入射點透射，出液參考光在第四入射點反射，透射后的進液參考光與反射后出液參考光發(fā)生干涉，形成干涉光。
[0057]光探測器106接收干涉光的干涉條紋。
[0058]控制器107與光探測器106電連接，光探測器106將干涉條紋轉(zhuǎn)換為電信號后發(fā)送給控制器107。工作人員可預先將負載冷卻裝置2的管路參數(shù)錄入控制器107中，控制器107根據(jù)預存的管路參數(shù)以及對干涉條紋的分析結(jié)果，計算出當前流經(jīng)負載204的液體的流量。
[0059]更為具體地，光束反射單元104可以是分束鏡、可以是背面鍍有光吸收膜的分束鏡、還可以是全反光鏡。
[0060]圖3為本發(fā)明循環(huán)液體流量測量裝置實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示,在上述實施例的基礎上，進一步地，所述負載冷卻裝置2，還包括:進液調(diào)節(jié)閥208以及出液調(diào)節(jié)閥 209 ；
[0061]所述進液調(diào)節(jié)閥208設置在所述進液管上，用于調(diào)節(jié)流入進液管的液體流量；
[0062]所述出液調(diào)節(jié)閥209設置在所述出液管上，用于調(diào)節(jié)流出出液管的液體流量；
[0063]所述進液調(diào)節(jié)閥208以及所述出液調(diào)節(jié)閥209分別與所述控制器107連接，以使所述控制器107根據(jù)預設的液體流量以及所述負載的當前液體流量控制所述進液調(diào)節(jié)閥208以及所述出液調(diào)節(jié)閥209。
[0064]具體地，進液調(diào)節(jié)閥208以及出液調(diào)節(jié)閥209為可以調(diào)節(jié)液體流量大小的閥門。例如，關小進液調(diào)節(jié)閥208以及出液調(diào)節(jié)閥209，可將流量調(diào)小；開大進液調(diào)節(jié)閥208以及出液調(diào)節(jié)閥209，可將流量調(diào)大。
[0065]工作人員可預先向控制器107中錄入理想的流量大小，即預設的液體流量。當前流經(jīng)負載204的液體流量小于預設的液體流量時，控制器107控制進液調(diào)節(jié)閥208以及出液調(diào)節(jié)閥209，使兩者開大。當前流經(jīng)負載204的液體流量大于預設的液體流量時，控制器107控制進液調(diào)節(jié)閥208以及出液調(diào)節(jié)閥209，使兩者關小。從而將當前的液體流量達到預設的液體流量。
[0066]通過控制器107控制進液調(diào)節(jié)閥208以及出液調(diào)節(jié)閥209，使得本實施例的裝置還能夠?qū)崿F(xiàn)對液體流量的自動調(diào)節(jié)。
[0067]圖4為本發(fā)明循環(huán)液體流量測量裝置實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，在上述實施例的基礎上，進一步地，所述激光測量裝置1，還包括:第一光隔離器108、第二光隔離器109、第一光學陷阱110、第二光學陷阱112、第三光學陷阱111、光程補償器113。
[0068]所述第一光隔離器108，設置在所述激光器與所述第一分束鏡102之間的光路上，用于阻止回波激光射入所述激光器中。
[0069]具體地，光隔離器是一種僅允許光束單向通過的光學器件。例如，進液反射光還可在第一分束鏡102處發(fā)生反射，形成回波激光，反射后的進液反射光將射入激光器101中，引起激光器101的出光特性不穩(wěn)定，嚴重時會使激光器101猝滅。因此，在激光器101與第一分束鏡102之間的光路上設置第一光隔離器108，可有效阻止反射后的回波激光射入激光器101中。
[0070]所述第二光隔離器109，設置在所述第一分束鏡102以及所述第二分束鏡103之間的光路上，用于阻止回波激光到達所述第一分束鏡102。
[0071]類似地，出液反射光可在第二分束鏡103、出液反射鏡及光路上其他光學元件表面處發(fā)生反射，形成回波激光，回射至第一分束鏡102干擾進液反射光。在第一分束鏡102與第二分束鏡103之間的光路上設置第二光隔離器109可有效降低回波激光對進液反射光的干擾，進一步地提高了測量的精度。
[0072]所述第一光學陷阱110，設置在由所述第一分束鏡102以及所述第二分束鏡103形成的光路延長線上，用于吸收經(jīng)由所述第二分束鏡103透射的光。
[0073]具體地，光學陷阱是一種用于吸收光束的光學器件。激光測量裝置I在實際操作中通常設置有外殼，由于外殼材質(zhì)特性，可吸收激光，減少反射、散射光束對測量精度產(chǎn)生影響。在第一分束鏡102與第二分束鏡103所形成的光路延長線上設置第一光學陷講110,可用于吸收經(jīng)由第二分束鏡103透射的光束，進一步地提高了測量的精度。
[0074]所述第二光學陷阱112，設置在由所述第二分束鏡103以及所述第四分束鏡105形成的光路延長線上，用于吸收經(jīng)由所述第四分束鏡透射的光。
[0075]類似地，在第二分束鏡103與第四分束鏡105所形成的光路延長線上設置第二光學陷阱112，可用于吸收經(jīng)由第四分束鏡105透射的光束，進一步地提高了測量的精度。
[0076]所述第三光學陷阱111，設置在由所述第一分束鏡102以及所述光束反射單元104形成的光路延長線上，用于吸收經(jīng)由所述光束反射單元透射的光。
[0077]類似地，當光束反射單元104為可透射光束的光學器件時，優(yōu)選地在第一分束鏡102與光束反射單元104的光路延長線上設置第三光學陷阱111，可用于吸收經(jīng)由光束反射單元104透射的光束，進一步地提高了測量的精度。
[0078]所述光程補償器113，設置在所述光束反射單元104以及所述第四分束鏡105之間的光路上，用于增加所述進液參考光的光程。
[0079]具體地，光程補償器113設置在光束反射單元104與第四分束鏡105之間的光路上，可用于增加進液參考光的光程，從而調(diào)整進液參考光與出液參考光光程差。使得由進液參考光與出液參考光形成干涉光的干涉條紋寬度增大，進而使得測量精度更高。
[0080]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精



O
o Irri τη )- ι-ι I/ A.1.
【權利要求】
1.一種循環(huán)液體流量測量裝置，其特征在于，包括: 激光測量裝置、負載冷卻裝置； 所述負載冷卻裝置，包括:進液管、進液緩沖器、進液反射浮墊、負載、出液緩沖器、出液反射浮墊以及出液管；其中， 所述進液管與所述進液緩沖器連接； 所述進液緩沖器通過負載進液口與所述負載連接； 所述負載通過負載出液口與所述出液緩沖器連接； 所述出液緩沖器與所述出液管連接； 所述進液反射浮墊設置在所述進液緩沖器中； 所述出液反射浮墊設置在所述出液緩沖器中； 所述激光測量裝置，用于通過所述進液反射浮墊和所述出液反射浮墊，確定流經(jīng)所述負載液體的流量。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光測量裝置，具體包括:激光器、第一分束鏡、第二分束鏡、光束反射單元、第四分束鏡、光探測器以及控制器；其中， 所述第一分束鏡、所述第二分束鏡、所述光束反射單元以及所述第四分束鏡成矩形設置； 所述第一分束鏡的入射點到所述光束反射單元的入射點的距離等于所述第二分束鏡的入射點到第四入射點的距離，其中，所述第四入射點為所述第四分束鏡的入射點； 所述第一分束鏡的入射點到所述第二分束鏡的入射點的距離等于所述光束反射單元的入射點到所述第四入射點的距離； 所述第一分束鏡，用于反射所述激光器射出的第一光束以使經(jīng)由所述第一分束鏡反射后的第一光束垂直照射在所述進液反射浮墊上，透射所述第一光束以使透射后的第一光束到達所述第二分束鏡，以及透射經(jīng)由所述進液反射浮墊反射的進液參考光； 所述第二分束鏡，用于反射經(jīng)由所述第一分束鏡透射的第一光束以使經(jīng)由所述第二分束鏡反射的第一光束垂直照射在所述出液反射浮墊上，以及透射經(jīng)由所述出液反射浮墊反射的出液參考光； 所述光束反射單元，用于反射經(jīng)由所述第一分束鏡透射的進液參考光，以使經(jīng)由所述光束反射單元反射的進液參考光到達所述第四分束鏡； 所述第四分束鏡，用于經(jīng)由所述第四入射點透射所述進液參考光，經(jīng)由所述第四入射點反射所述出液參考光； 所述光探測器，用于接收由所述進液參考光以及所述出液參考光在所述第四入射點形成的干涉光，并且用于接收所述干涉光的干涉條紋； 所述控制器與所述光探測器連接，用于根據(jù)所述干涉條紋以及預設的管路參數(shù)確定流經(jīng)所述負載的液體流量。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述光束反射單元，包括: 分束鏡，或者，全反光鏡。
4.根據(jù)權利要求1?3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述負載冷卻裝置，還包括:進液調(diào)節(jié)閥以及出液調(diào)節(jié)閥； 所述進液調(diào)節(jié)閥設置在所述進液管上，用于調(diào)節(jié)流入進液管的液體流量； 所述出液調(diào)節(jié)閥設置在所述出液管上，用于調(diào)節(jié)流出出液管的液體流量； 所述進液調(diào)節(jié)閥以及所述出液調(diào)節(jié)閥分別與所述控制器連接，以使所述控制器根據(jù)預設的液體流量以及所述負載的當前液體流量控制所述進液調(diào)節(jié)閥以及所述出液調(diào)節(jié)閥。
5.根據(jù)權利要求1?3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述激光測量裝置，還包括:第一光隔離器； 所述第一光隔離器，設置在所述激光器與所述第一分束鏡之間的光路上，用于阻止回波激光射入所述激光器中。
6.根據(jù)權利要求1?3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述激光測量裝置，還包括:第二光隔離器； 所述第二光隔離器，設置在所述第一分束鏡以及所述第二分束鏡之間的光路上，用于阻止回波激光到達所述第一分束鏡。
7.根據(jù)權利要求1?3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述激光測量裝置，還包括:第一光學陷講； 所述第一光學陷阱，設置在由所述第一分束鏡以及所述第二分束鏡形成的光路延長線上，用于吸收經(jīng)由所述第二分束鏡透射的光。
8.根據(jù)權利要求1?3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述激光測量裝置，還包括:第二光學陷講； 所述第二光學陷阱，設置在由所述第二分束鏡以及所述第四分束鏡形成的光路延長線上，用于吸收經(jīng)由所述第四分束鏡透射的光。
9.根據(jù)權利要求1?3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述激光測量裝置，還包括:第三光學陷講； 所述第三光學陷阱，設置在由所述第一分束鏡以及所述光束反射單元形成的光路延長線上，用于吸收經(jīng)由所述光束反射單元透射的光。
10.根據(jù)權利要求1?3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述激光測量裝置，還包括:光程補償器； 所述光程補償器，設置在所述光束反射單元以及所述第四分束鏡之間的光路上，用于增加所述進液參考光的光程。
【文檔編號】G01F1/37GK104266691SQ201410538676
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權日:2014年10月13日
【發(fā)明者】王濤, 張玉瑩, 陸耀東, 孫巖, 李鵬, 張麗雯, 王帥 申請人:北京光電技術研究所