專利名稱：管道內(nèi)流體的瞬時流速流向測量儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種流速流向測量儀。
背景技術：
現(xiàn)有的流速測量儀多采用渦輪測量明渠的水流流速，渦輪在水流的帶動下 旋轉，感應電磁開關，產(chǎn)生電信號脈沖，根據(jù)脈沖信號計量渦輪的流速，進而 確定水流速度。但是，在輸水管道內(nèi)渦輪的水流阻力較大，渦輪轉一圈才能計 算流速，計量周期較長，無法測量輸水管道內(nèi)瞬時流速；同時，現(xiàn)有的流體內(nèi) 流向都是在明渠中直接目測，對于非明渠中的流體流向則無法進行測量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的管道流速測量儀無法測量流體的瞬時流速、以及無 法測量流體流向的問題，從而提出了一種管道內(nèi)流體的瞬時流速流向測量儀。
管道內(nèi)流體的瞬時流速流向測量儀，它包括葉輪、傳動軸、光柵、光源、 感光元件、信號采集模塊、信號分析模塊、管筒、連接桿、漿板、第一接線柱、 第二接線柱、第三接線柱、第四接線柱和接觸開關，管筒的筒壁上開有軸孔， 所述軸孔的內(nèi)徑與傳動軸的截面直徑相同，所述傳動軸穿過所述軸孔且與管筒 的筒壁垂直，所述傳動軸的一端與葉輪的中心固^連接，所述傳動軸的另一端 與光柵的中心固定連接，所述葉輪位于管筒內(nèi)，光柵位于管筒外，葉輪和光柵 相互平行；光源設置在感光元件的感光面的正上方，感光元件固定在管筒的外 壁上，光柵外邊緣的明、暗條紋置于光源與感光元件之間；所述感光元件的電 信號輸出端與信號采集模塊的采集信號輸入端連接，所述采集信號模塊的采集 信號輸出端與信號分析模塊的信號輸入端連接；第一接線柱、第二接線柱、第 三接線柱和第四接線柱均固定在管筒的同一側外壁上，且第一接線柱、第二接 線柱、第三接線柱和第四接線柱成正四邊形排列且均為所述正四邊形的端點， 所述第一接線柱和第三接線柱的連線、第二接線桂和第四接線柱的連線為所述 正四邊形的對角線；所述正四邊形的對角線的交點處的管筒上開有桿 L，連接 桿的一端穿過所述桿孔并延伸至管筒內(nèi)且與漿板的中心 接，所述連接桿的另一端與接觸開關連接；所述接觸開關的四個觸點分別位于第一接線柱、第二接 線柱、第三接線柱和第四接線柱上，所述第一接線柱、第二接線柱、第三接線 柱和第四接線柱分別與信號采集模塊的第一信號輸入端、第二信號輸入端、第 三信號輸入端和第四信號輸入端連接。
有益效果本發(fā)明在使用時，將管筒與待測管道連通，葉輪位于流體中，
從而帶動光柵旋轉，通過光柵明暗條紋的變化，只要有1個條紋的數(shù)據(jù)就能夠
獲得流速計算管道內(nèi)的流體流速，測量效率高；并且流體流動時能夠推動槳板， 槳板帶動開關接觸第一接線柱和第四接線柱或第二接線柱和第四界線柱，從而 使電源極性改變。本發(fā)明能夠測量瞬時管道流速，以及測量管道內(nèi)流體的方向， 具有能量損失小、安裝簡便、結構簡單的優(yōu)點。-
圖1是本發(fā)明的結構示意圖；圖2是本發(fā)明測量流體流向部分的俯視圖； 圖3是具體實施方式
二的結構示意圖，圖4是本發(fā)明的測量流體流向的電路連 接圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一、結合圖1和圖2說明本具體實施方式
，管道內(nèi)流體的瞬 時流速流向測量儀，它包括葉輪l、傳動軸2、光柵3、光源4、感光元件5、 信號采集模塊6、信號分析模塊7、管筒10、連接桿19、漿板20、第一接線 柱21、第二接線柱22、第三接線柱23、第四接娃柱24和接觸開關25，管筒 IO的筒壁上開有軸孔，所述軸孔的內(nèi)徑與傳動軸2的截面直徑相同，所述傳 動軸2穿過所述軸孔且與管筒10的筒壁垂直，所述傳動軸2的一端與葉輪1 的中心固定連接，所述傳動軸2的另一端與光柵3的中心固定連接，所述葉輪 1位于管筒10內(nèi)，光柵3位于管筒10外，葉輪1和光柵3相互平行；光源4 設置在感光元件5的感光面的正上方，感光元件5固定在管筒10的外壁上， 光柵3外邊緣的明、暗條紋置于光源4與感光元件5之間；所述感光元件5 的電信號輸出端與信號采集模塊6的采集信號輸入端連接，所述采集信號模塊 6的采集信號輸出端與信號分析模塊7的信號輸々端連接；第一接線柱11、第 二接線柱12、第三接線柱13和第四接線柱14均固定在管筒10的同一側外壁上，且第一接線柱11、第二接線柱12、第三接線柱13和第四接線柱14成正 四邊形排列且均為所述正四邊形的端點，所述第一接線柱11和第三接線柱13 的連線、第二接線柱12和第四接線柱14的連線為所述正四邊形的對角線；所 述正四邊形的對角線的交點處的管筒10上開有桿孔，連接桿19的一端穿過 所述桿孔并延伸至管筒內(nèi)且與漿板20的中心連接，所述連接桿19的另一端與 接觸開關25連接；所述接觸開關25的四個觸點分別位于第一接線柱21、第 二接線柱22、第三接線柱23和第四接線柱24上，所述第一接線柱21、第二 接線柱22、第三接線柱23和第四接線柱24分別與信號采集模塊6的第一信 號輸入端、第二信號輸入端、第三信號輸入端和第四信號輸入端連接。
本發(fā)明在使用時，可以通過一個或兩個法蘭盤18將本發(fā)明的管筒10與管 道連通，亦或將本發(fā)明整體置放于管道中。 -
工作原理當管道10內(nèi)的流體通過葉輪1時，葉輪1通過傳動軸2帶動
光柵3旋轉，感光元件5在光柵3的明條紋時獲得光信號，而在光柵3的暗條 紋處沒有光信號，光柵的明、暗條紋交替一次獲得一個脈沖信號。通過計量脈 沖信號的周期，并通過公式「 = ^從而計量出管道內(nèi)流體的流速F;式中
w為光柵條紋的個數(shù)；及為光源到光柵圓心的水平距離；f為1個脈沖周期。
參見圖4說明本發(fā)明測量流體流向的原理流體在正向流動時推動槳板 20，槳板20帶到接觸開關25與第一接線柱21、第三接線柱23接觸或與第二 接線柱22、第四接線柱24接觸，通過信號采集模塊采集的與接線柱上連接的 負載R兩端電壓的正負值即可確定管道內(nèi)流體的流向。本發(fā)明還可以接入一 個光敏電阻R1，利用光敏電阻R1實現(xiàn)流體的流速與流向的同步測量。
具體實施方式
二、結合圖3說明本具體實施方式
，本具體實施方式
與具體 實施方式一所述的管道內(nèi)流體的瞬時流速流向測量儀的區(qū)別在于，它還包括第 一擋板11、第二擋板12、第三擋板13和第四擋板14，所述第一擋板11、第 二擋板12、第三擋板13和第四擋板14均固定在管道10的內(nèi)壁上，且每個擋 板均與一個接線柱相對應，所述漿板20位于四個擋板所形成的區(qū)域內(nèi)，且其 長度大于四個擋板所成的對角線的長度。所述漿板20的兩端分別位于互為對角的兩個擋板的異側。
本實施方式通過四個與接線柱一一對應的檔板，限制漿板20的活動區(qū)域， 避免因流體流速過大造成接線柱損壞。
具體實施方式
三、本具體實施方式
與具體實^方式一或二所述的管道內(nèi)流 體的瞬時流速流向測量儀的區(qū)別在于，感光元件為光敏晶體管、光敏電阻。
具體實施方式
四、本具體實施方式
與具體實施方式
三所述的管道內(nèi)流體的 瞬時流速流向測量儀的區(qū)別在于，光源4為紅外發(fā)光二極管。
具體實施方式
五、本具體實施方式
與具體實施方式
一、二或四所述的管道 內(nèi)流體的瞬時流速流向測量儀的區(qū)別在于，信號采集模塊6為數(shù)據(jù)采集卡，所 述采集卡的型號為National Instruments的6024E。
權利要求
1、管道內(nèi)流體的瞬時流速流向測量儀，其特征是它包括葉輪(1)、傳動軸(2)、光柵(3)、光源(4)、感光元件(5)、信號采集模塊(6)、信號分析模塊(7)、管筒(10)、連接桿(19)、漿板(20)、第一接線柱(21)、第二接線柱(22)、第三接線柱(23)、第四接線柱(24)和接觸開關(25)，管筒(10)的筒壁上開有軸孔，所述軸孔的內(nèi)徑與傳動軸(2)的截面直徑相同，所述傳動軸(2)穿過所述軸孔且與管筒(10)的筒壁垂直，所述傳動軸(2)的一端與葉輪(1)的中心固定連接，所述傳動軸(2)的另一端與光柵(3)的中心固定連接，所述葉輪(1)位于管筒(10)內(nèi)，光柵(3)位于管筒(10)外，葉輪(1)和光柵(3)相互平行；光源(4)設置在感光元件(5)的感光面的正上方，感光元件(5)固定在管筒(10)的外壁上，光柵(3)外邊緣的明、暗條紋置于光源(4)與感光元件(5)之間；所述感光元件(5)的電信號輸出端與信號采集模塊(6)的采集信號輸入端連接，所述采集信號模塊(6)的采集信號輸出端與信號分析模塊(7)的信號輸入端連接；第一接線柱(11)、第二接線柱(12)、第三接線柱(13)和第四接線柱(14)均固定在管筒(10)的同一側外壁上，且第一接線柱(11)、第二接線柱(12)、第三接線柱(13)和第四接線柱(14)成正四邊形排列且均為所述正四邊形的端點，所述第一接線柱(11)和第三接線柱(13)的連線、第二接線柱(12)和第四接線柱(14)的連線為所述正四邊形的對角線；所述正四邊形的對角線的交點處的管筒(10)上開有桿孔，連接桿(19)的一端穿過所述桿孔并延伸至管筒內(nèi)且與漿板(20)的中心連接，所述連接桿(19)的另一端與接觸開關(25)連接；所述接觸開關(25)的四個觸點分別位于第一接線柱(21)、第二接線柱(22)、第三接線柱(23)和第四接線柱(24)上，所述第一接線柱(21)、第二接線柱(22)、第三接線柱(23)和第四接線柱(24)分別與信號采集模塊(6)的第一信號輸入端、第二信號輸入端、第三信號輸入端和第四信號輸入端連接。
2、根據(jù)權利要求1所述的管道內(nèi)流體的瞬時流速流向測量儀，其特征在 于，它還包括第一擋板(11 )、第二擋板(12)、第三擋板(13)和第四擋板(14)， 所述第一擋板(11)、第二擋板(12)、第三擋板(13)和第四擋板(14)均固 定在管道(10)的內(nèi)壁上，且每個擋板均與一個接線柱相對應，所述漿板(20)位于四個擋板所形成的區(qū)域內(nèi)，且其長度大于四個擋板所成的對角線的長度。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的管道內(nèi)流體的瞬時流速流向測量儀，其特 征在于，感光元件(5)為光敏晶體管、光敏電阻。
4、 根據(jù)權利要求3所述的管道內(nèi)流體的瞬時流速、流向測量儀，其特征 在于光源(4)為紅外發(fā)光二極管。
5、 根據(jù)權利要求l、 2或4所述的管道內(nèi)流體的瞬時流速流向測量儀，其 特征在于信號采集模塊(6)為數(shù)據(jù)采集卡。
全文摘要
管道內(nèi)流體的瞬時流速流向測量儀，本發(fā)明涉及一種流速、流向測量儀。它解決了現(xiàn)有的管道流速測量儀無法測量流體的瞬時流速、以及無法測量流體流向的問題。它的葉輪與光柵平行設置且通過傳動軸固定連接，光源設置在感光元件的感光面的正上方，感光元件固定在管筒的外壁上，光柵外邊緣的明、暗條紋置于光源與感光元件之間，管筒的同一側壁上設置有四個接線柱且成正四邊形排列，漿板帶動接觸開關與設置在接線柱上的觸點連接。本發(fā)明適用于管道內(nèi)流體的流速測量過程。
文檔編號G01P3/36GK101625370SQ200910072699
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月19日 優(yōu)先權日2009年8月19日
發(fā)明者于景洋, 吳晨光, 袁一星, 明 趙 申請人:哈爾濱工業(yè)大學