專(zhuān)利名稱(chēng)：旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
為復(fù)雜氣流流場(chǎng)速度大小和速度方向及壓力的測(cè)量裝置。
對(duì)平面氣流流場(chǎng)的速度和壓力測(cè)量，通常用二元復(fù)合測(cè)壓管，常見(jiàn)的二元復(fù)合測(cè)壓管有四種類(lèi)型，如園柱三孔型，二管型，三管型和楔型，它們一般由二個(gè)方向孔和一個(gè)總壓孔構(gòu)成。使用時(shí)分對(duì)向測(cè)量和不對(duì)向測(cè)量?jī)煞N。對(duì)向測(cè)量時(shí)要求兩個(gè)方向孔的壓力相等，被測(cè)氣流的方向和中心孔的方向一致，氣流速度的大小可由此時(shí)三個(gè)孔的壓力和該測(cè)壓管的速度特性系數(shù)推算出。不對(duì)向測(cè)量時(shí)，并不要求兩個(gè)方向孔的壓力相等，只需三個(gè)孔都迎著來(lái)流，根據(jù)此時(shí)三個(gè)孔的壓力及該測(cè)壓管的方向特性曲線和速度特性曲線即可推算出氣流的方向和速度的大小。但無(wú)論是對(duì)向或不對(duì)向測(cè)量，三個(gè)孔都必須迎著來(lái)流。
為了解決自動(dòng)辨別氣流方向這一技術(shù)關(guān)鍵，目前在平面氣流測(cè)量時(shí)使用六孔測(cè)壓管，即在園柱桿端某一截面間隔60°均勻分布6個(gè)測(cè)壓孔，其中每一個(gè)孔和相鄰的兩個(gè)孔均構(gòu)成一個(gè)園柱三孔型二元復(fù)合測(cè)壓管，這樣測(cè)量時(shí)總會(huì)有其中一個(gè)園柱三孔型復(fù)合測(cè)壓管迎著來(lái)流，從而實(shí)現(xiàn)氣流方向和速度大小的測(cè)量。但該測(cè)壓管的校測(cè)曲線表明，其方向特性和對(duì)稱(chēng)性都很差，從理論分析和實(shí)驗(yàn)研究表明以45°間隔布孔，所得的園柱三孔型復(fù)合測(cè)壓管對(duì)氣流方向的變化最為敏感。因此要得到特性較好的這種多孔全方位測(cè)壓管必須沿周向均勻布8個(gè)測(cè)壓孔，但這種測(cè)壓管加工制作難度較大，尺寸大，對(duì)流場(chǎng)干擾嚴(yán)重，校測(cè)該管特性曲線工作量大，壓力傳感器重復(fù)性投資，成本高。
因現(xiàn)有技術(shù)存在上述問(wèn)題，為了解決平面分離流，回流，旋渦等復(fù)雜氣流流場(chǎng)的速度大小和壓力測(cè)量及速度方向的識(shí)別，本發(fā)明者提出一種旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管，它使用方便，制作容易，測(cè)量精度比6孔測(cè)壓管更高。
為了完成上述發(fā)明創(chuàng)造的目的，本實(shí)用新型實(shí)施技術(shù)內(nèi)容如下旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管，它有一個(gè)前端封閉，內(nèi)為空心的前段細(xì)后段粗的園柱桿1，在前段細(xì)的園柱桿處，其橫截面布一經(jīng)向測(cè)壓孔2，在園桿1后端有導(dǎo)氣嘴3，該測(cè)壓管具有與旋轉(zhuǎn)測(cè)量相對(duì)應(yīng)的速度特性曲線，方向特性曲線和總壓特性曲線，測(cè)量時(shí)一孔測(cè)壓管繞軸線旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量或自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較1、本實(shí)用新型使用方便，制作容易，成本低，體積小，對(duì)流場(chǎng)干擾小，而現(xiàn)有技術(shù)的6孔測(cè)壓管或8孔測(cè)壓管，制作困難，成本高，尺寸大，對(duì)流場(chǎng)干擾嚴(yán)重。
2、本實(shí)用新型校測(cè)測(cè)壓管特性曲線工作量小，而現(xiàn)有技術(shù)6孔或8孔測(cè)壓管校測(cè)特性曲線的工作量大。
3、本實(shí)用新型，只需一個(gè)壓力傳感器，而現(xiàn)有技術(shù)6孔或8孔測(cè)壓管需多個(gè)壓力傳感器，重復(fù)投資大，因此成本高。
附圖

圖1.旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管剖視示意圖。
圖2.旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管與手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組合示意圖。
圖3.刻度轉(zhuǎn)盤(pán)示意圖。
圖4.旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管頭部示意圖。
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)闡述。
本實(shí)用新型是根據(jù)平面流場(chǎng)速度測(cè)量的一般原理和測(cè)試手段，而提出的一種旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管，它主要用于平面二維流場(chǎng)，如平面分離流，回流，旋渦等復(fù)雜氣流流場(chǎng)的速度大小，和壓力測(cè)量，并識(shí)別氣流方向，建立了手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)或自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，用該測(cè)壓管的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)流場(chǎng)同一點(diǎn)進(jìn)行多次測(cè)量具有良好的重復(fù)性，其測(cè)量結(jié)果與對(duì)向園柱三孔型復(fù)合測(cè)壓管的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較非常吻合。
本實(shí)用新型所提出的旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管(見(jiàn)圖1)，它有一個(gè)前端封閉，內(nèi)為空心的前段細(xì)后段粗的園柱桿1，在前段細(xì)的園柱桿處，其橫截面布一經(jīng)向測(cè)壓孔2，在園柱桿1后端有導(dǎo)氣嘴3。該測(cè)壓管具有與旋轉(zhuǎn)測(cè)量相對(duì)應(yīng)的速度特性曲線，方向特性曲線和總壓特性曲線，測(cè)量時(shí)一孔測(cè)壓管繞軸旋轉(zhuǎn)，完成手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)測(cè)量或自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)測(cè)量。園柱桿1的長(zhǎng)短，粗細(xì)及測(cè)壓孔2離園柱桿1前端的距離，根據(jù)流場(chǎng)的實(shí)際情況而定。
旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管，在測(cè)量平面復(fù)雜氣流流場(chǎng)時(shí)，其自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)分手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)和自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)兩種，它們統(tǒng)稱(chēng)一孔測(cè)壓法。一孔測(cè)壓管與手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組裝成一體實(shí)現(xiàn)手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)(見(jiàn)圖2)，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它由刻度盤(pán)4，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄5，固支套筒6，指針7組成。其中刻度盤(pán)4，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄5和園柱桿1固連為一體，可繞固定在坐標(biāo)架上的固支套筒6任意旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)角度可由固連在套筒6上的指針7在刻度盤(pán)4上示出。手動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以從園柱桿1上取下或組裝成一體，比較靈活，方便。進(jìn)行測(cè)量時(shí)將固支套筒6固定在支架上，使一孔測(cè)壓管的園桿1繞其軸線間隔45°旋轉(zhuǎn)7次，其度數(shù)由指針7從刻度盤(pán)上指出，得到8個(gè)不同測(cè)壓孔方位的壓力，這8個(gè)壓力中最大壓力孔與其相鄰的兩個(gè)壓力孔構(gòu)成一園柱三孔型測(cè)壓管，利用不對(duì)向的園柱三孔型測(cè)壓管的測(cè)量原理即可給出待測(cè)氣流的方向，速度大小和總壓。
旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管，其自動(dòng)測(cè)試自動(dòng)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，它由一孔測(cè)壓管與微壓差傳感器，A/D板，計(jì)算機(jī)，D/A板和步進(jìn)電機(jī)組成。在計(jì)算機(jī)內(nèi)存有該測(cè)壓管與旋轉(zhuǎn)測(cè)量相對(duì)應(yīng)的速度特性曲線，方向特曲線和總壓特性曲線，步進(jìn)電機(jī)與一孔測(cè)壓管同軸連接。步進(jìn)電機(jī)接收計(jì)算機(jī)通過(guò)D/A板把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的指令后帶動(dòng)一孔測(cè)壓管轉(zhuǎn)動(dòng)，因此它具有測(cè)點(diǎn)自動(dòng)移動(dòng)和測(cè)壓管自動(dòng)等45°間隔旋轉(zhuǎn)的功能，同時(shí)通過(guò)A/D板和計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和處理。手動(dòng)方法即用人手操作替代D/A和步進(jìn)電機(jī)。
本發(fā)明創(chuàng)造的旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管，實(shí)現(xiàn)了定常有回流平面氣流速度大小，方向，總壓和靜壓的測(cè)量，并通過(guò)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量與對(duì)向園柱三孔型測(cè)壓管和熱球風(fēng)速儀等測(cè)量手段相比，該系統(tǒng)測(cè)量信息豐富，量測(cè)效率高，對(duì)回流區(qū)內(nèi)的測(cè)量尤為顯著。例如，對(duì)一鈍體后方的流場(chǎng)多剖面進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量過(guò)程中旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管及自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)能自動(dòng)分辨出回流區(qū)，給出定量結(jié)果與理論分析是吻合的。對(duì)流場(chǎng)某一點(diǎn)做多次測(cè)量，其結(jié)果表明它具有良好的重復(fù)性能。
總之本實(shí)用新型所發(fā)明創(chuàng)造的旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，使用方便，造價(jià)低，測(cè)量精度高，因此它是平面定常流復(fù)雜氣流流場(chǎng)速度大小，流動(dòng)方向，總壓和靜壓測(cè)量的極好裝置。
權(quán)利要求1.旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的-孔測(cè)壓管，它有一個(gè)前端封閉，內(nèi)為空心的圓柱桿1，在圓柱桿前端一段距離橫截面布一經(jīng)向測(cè)壓孔2，其后端有導(dǎo)氣嘴3，其特征在于該圓柱桿1前段細(xì)后段粗，在細(xì)段距前端一段距離的橫截面布一經(jīng)向測(cè)壓孔2，該測(cè)壓管具有與旋轉(zhuǎn)測(cè)量相對(duì)應(yīng)的速度特性曲線，方向特性曲線和總壓特性曲線，測(cè)量時(shí)-孔測(cè)壓管繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的-孔測(cè)壓管，其特征在于它與手動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)如刻度盤(pán)4，旋轉(zhuǎn)手柄5，固支套筒6，指針7組裝成一體，刻度盤(pán)4，旋轉(zhuǎn)手柄5和-孔測(cè)壓管固定連接，指針7和固支套筒6固接，并固定在坐標(biāo)架上，刻度盤(pán)4，旋轉(zhuǎn)手柄5和-孔測(cè)壓管可繞固支套筒6轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的-孔測(cè)壓管，其特征在于它有一個(gè)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)由微壓差傳感器，A/D板，計(jì)算機(jī)，D/A板和步進(jìn)電機(jī)組成，微壓差傳感器從-孔測(cè)壓管接收的信號(hào)通過(guò)A/D板送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的指令通過(guò)D/A板輸入步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)與-孔測(cè)壓管同軸連接。
專(zhuān)利摘要旋轉(zhuǎn)式同時(shí)測(cè)量速度大小和方向的一孔測(cè)壓管，它有一個(gè)前端封閉，內(nèi)為空心前段細(xì)后段粗的圓柱桿，距前端某橫截面布一經(jīng)向測(cè)壓孔，在圓柱桿的后端有導(dǎo)氣嘴。它與手動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組裝實(shí)現(xiàn)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)自動(dòng)測(cè)量。該測(cè)壓管與微壓差傳感器，A/D，計(jì)算機(jī)，D/A和步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成自動(dòng)旋轉(zhuǎn)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。它具有測(cè)點(diǎn)自動(dòng)移動(dòng)和一孔測(cè)壓管自動(dòng)等45°間隔旋轉(zhuǎn)的功能，同時(shí)完成數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和處理。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，造價(jià)低，是平面流場(chǎng)測(cè)量的極好裝置。
文檔編號(hào)G01P3/00GK2238439SQ95204490
公開(kāi)日1996年10月23日 申請(qǐng)日期1995年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月10日
發(fā)明者王希麟, 張會(huì)強(qiáng), 周力行 申請(qǐng)人:清華大學(xué)