[發(fā)明專(zhuān)利]高溫強(qiáng)磁場(chǎng)下液態(tài)金屬邊界層速度分布的測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210090901.5
• 申請(qǐng)日: 2012-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102654513A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪衛(wèi)華;鮑國(guó)剛;陳紅麗;黃群英
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01P5/24
• 分類(lèi)號(hào): G01P5/24
• 代理公司: 北京科迪生專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 成金玉

1.高溫強(qiáng)磁場(chǎng)下液態(tài)金屬邊界層速度分布的測(cè)量方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)研制適用于高溫強(qiáng)磁場(chǎng)下的超聲波傳感器(1)；所述超聲波傳感器(1)包括壓電材料(Ⅳ)、聲波導(dǎo)管(Ⅵ)、前壁(Ⅶ)和冷卻系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻氣出口(Ⅰ)、保護(hù)腔(Ⅱ)、電子元件系統(tǒng)(Ⅲ)和冷卻氣入口(Ⅴ)；聲波導(dǎo)管(Ⅵ)上端位于保護(hù)腔(Ⅱ)內(nèi)并與壓電材料(Ⅳ)連接，聲波導(dǎo)管(Ⅵ)下端與前壁(Ⅶ)連接，用以減小超聲波在傳播過(guò)程中的能量損失；產(chǎn)生超聲波的壓電材料(Ⅳ)處于通冷卻氣體的保護(hù)腔(Ⅱ)中，用以發(fā)射和接收高頻超聲波；電子元件系統(tǒng)(Ⅲ)位于保護(hù)腔(Ⅱ)內(nèi)，連接壓電材料(Ⅳ)與外部的超聲多普勒測(cè)速儀(2)，負(fù)責(zé)觸發(fā)壓電材料(Ⅳ)產(chǎn)生超聲波，同時(shí)將攜帶流動(dòng)信息的電信號(hào)傳輸?shù)匠暥嗥绽諟y(cè)速儀(2)；工作時(shí)，從位于保護(hù)腔(Ⅱ)壁上的冷卻氣入口(Ⅴ)通入低溫惰性氣體氦氣，帶走保護(hù)腔(Ⅱ)內(nèi)的熱量，并從位于保護(hù)腔(Ⅱ)對(duì)角方向壁面上的冷卻氣出口(Ⅰ)排出，同時(shí)在形成強(qiáng)磁場(chǎng)的磁極周?chē)碓O(shè)通風(fēng)冷卻，保證電子元件系統(tǒng)(Ⅲ)工作環(huán)境的溫度穩(wěn)定在150℃以?xún)?nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)230℃-800℃高溫液態(tài)金屬流動(dòng)邊界層速度分布的測(cè)量；前壁(Ⅶ)位于超聲波傳感器(1)最前端，工作時(shí)與被測(cè)液態(tài)金屬直接接觸，用以降低超聲波在此處因反射和吸收而造成的能量損失；

(2)將適用于高溫強(qiáng)磁場(chǎng)下的超聲波傳感器(1)的一端呈30-80°角傾斜安裝于高溫液態(tài)金屬流經(jīng)的管道(5)壁上并密封，所述有高溫液態(tài)金屬流經(jīng)的管道(5)處于均勻強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中，測(cè)量前啟動(dòng)超聲傳感器(1)的冷卻系統(tǒng)；

(3)運(yùn)行高溫液態(tài)金屬回路設(shè)備，使液態(tài)金屬在管道中流動(dòng)起來(lái)，液態(tài)金屬流過(guò)均勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，適用于高溫強(qiáng)磁場(chǎng)下的超聲傳感器(1)接收超聲多普勒測(cè)速儀(2)的觸發(fā)信號(hào)并發(fā)射脈沖超聲波；所述脈沖超聲波在高溫液態(tài)金屬中傳播，遇到高溫液態(tài)金屬中的示蹤粒子即指高溫液態(tài)金屬氧化物雜質(zhì)，發(fā)生反射或散射，適用于高溫強(qiáng)磁場(chǎng)下的超聲波傳感器(1)接收到反射或散射帶有速度信息的超聲波回聲信號(hào)，傳送到超聲波多普勒測(cè)速儀(2)進(jìn)行處理分析，處理分析后獲得的初步高溫液態(tài)金屬速度分布圖像顯示于計(jì)算機(jī)(3)的顯示屏上；

(4)根據(jù)測(cè)得的初步結(jié)果，調(diào)節(jié)計(jì)算機(jī)(3)中存儲(chǔ)的初始多普勒角度、脈沖周期、回聲增益參數(shù)，直到得到穩(wěn)定的高溫液態(tài)金屬流動(dòng)邊界層速度分布圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫強(qiáng)磁場(chǎng)下液態(tài)金屬邊界層速度分布的測(cè)量方法，其特征在于：所述聲波導(dǎo)管(Ⅵ)由長(zhǎng)度50-100mm的不銹鋼材料制成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫強(qiáng)磁場(chǎng)下液態(tài)金屬邊界層速度分布的測(cè)量方法，其特征在于：所述壓電材料(Ⅳ)采用Bi₄Ti₃O₁₂鉍基陶瓷結(jié)構(gòu)材料，發(fā)射10MHz-50MHz的高頻超聲波，對(duì)于最大流速1m/s的液態(tài)金屬流動(dòng)介質(zhì)，最小可以測(cè)得深度5mm以?xún)?nèi)的速度分布情況。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫強(qiáng)磁場(chǎng)下液態(tài)金屬邊界層速度分布的測(cè)量方法，其特征在于：所述保護(hù)腔(Ⅱ)與聲波導(dǎo)管(Ⅵ)呈圓柱形。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫強(qiáng)磁場(chǎng)下液態(tài)金屬邊界層速度分布的測(cè)量方法，其特征在于：所述前壁(Ⅶ)由鎳基材料加工而成。