[實(shí)用新型]一種可測(cè)量渾濁流體三維流動(dòng)信息的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420491162.5
• 申請(qǐng)日: 2014-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN204129067U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳學(xué)東;朱連利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P5/26
• 分類號(hào): G01P5/26;G01P13/02
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

1.一種測(cè)量流體三維流動(dòng)信息的裝置，其特征在于，該裝置包括三個(gè)用于測(cè)量流體的一個(gè)平面的二維流動(dòng)信息的二維測(cè)量單元，以及用于根據(jù)二維流動(dòng)信息合成三維流動(dòng)信息的單片機(jī)，各二維測(cè)量單元均安裝在三維測(cè)量基座上，三個(gè)二維測(cè)量單元中心軸線兩兩互相垂直。?

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量流體三維流動(dòng)信息的裝置，其特征在于，所述二維測(cè)量單元均包括底座、測(cè)桿、連接柱、彈性阻尼體、二維PSD位置傳感器、激光發(fā)射準(zhǔn)直系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理器；?

所述底座為空腔結(jié)構(gòu)，彈性阻尼體采用中心軸對(duì)稱幾何結(jié)構(gòu)，以使得彈性阻尼體在各個(gè)方向產(chǎn)生的阻尼作用相同，彈性阻尼體安裝在底座頂部；連接柱上端與測(cè)桿固定連接，使測(cè)桿和連接柱能夠同步運(yùn)動(dòng)，連接柱中間部分與彈性阻尼體固定連接，使得連接柱與彈性阻尼體能夠隨測(cè)桿一同運(yùn)動(dòng)，連接柱下端穿過彈性阻尼體伸入到底座的內(nèi)部空間，連接柱用于將流體對(duì)測(cè)桿的沖擊作用轉(zhuǎn)換為自身的同步運(yùn)動(dòng)；?

所述連接柱的底部內(nèi)固定安裝有所述激光發(fā)射準(zhǔn)直系統(tǒng)，其發(fā)射光路上安裝有二維PSD位置傳感器，數(shù)據(jù)處理器與二維PSD位置傳感器電信號(hào)連接，數(shù)據(jù)處理器用于接收二維PSD位置傳感器提供的光斑中心的坐標(biāo)信息，計(jì)算得到流體二維流速和流向，并提供給所述單片機(jī)。?

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量流體三維流動(dòng)信息的裝置，其特征在于，所述二維測(cè)量單元包括測(cè)桿、連接件、彈性阻尼體、底座、導(dǎo)光管、光學(xué)透鏡、光學(xué)定位傳感器、光源發(fā)射模塊和數(shù)據(jù)處理器；?

所述測(cè)桿為中心軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，呈柱狀；所述底座為空心結(jié)構(gòu)，其上蓋板上固定安裝有彈性阻尼體；所述連接件的一端包裹在測(cè)桿內(nèi)部，另一端穿過彈性阻尼體中心位置并位于底座內(nèi)部，且連接件中部固定在彈性阻尼?體上，連接件的底端安裝有光源發(fā)射模塊，導(dǎo)光管用于將光源發(fā)射模塊發(fā)出的散射光導(dǎo)出，其中心軸線與測(cè)桿的中心軸線重合，且與測(cè)桿保持同步運(yùn)動(dòng)，且與彈性阻尼體的中心方向相反，光源發(fā)射模塊下方依次布置有光學(xué)透鏡和光學(xué)定位傳感器，光學(xué)透鏡與光學(xué)定位傳感器及靜止位置的測(cè)桿共軸線；由光源發(fā)射模塊發(fā)出的散射光經(jīng)導(dǎo)光管導(dǎo)出，并通過光學(xué)透鏡聚光后投射至光學(xué)定位傳感器上，在光學(xué)定位傳感器上生成一個(gè)亮度均勻并集中的光斑；?

所述數(shù)據(jù)處理器與光學(xué)定位傳感器電信號(hào)連接，用于接收光學(xué)定位傳感器提供的光斑中心的坐標(biāo)信息，并計(jì)算得到流體的流速和流向。?

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量流體三維流動(dòng)信息的裝置，其特征在于，所述二維測(cè)量單元包括測(cè)桿，壓電纖維束激光發(fā)射準(zhǔn)直系統(tǒng)，彈性阻尼體，底座，二維PSD位移傳感器，數(shù)據(jù)處理器；?

所述彈性阻尼體安裝在底座上，測(cè)桿安裝在彈性阻尼體上，測(cè)桿與彈性阻尼體采用同一種彈性材料一體成型，壓電纖維束位于測(cè)桿的上部，壓電纖維束兩端分別安裝有壓電集電極，負(fù)責(zé)收集壓電纖維兩端產(chǎn)生的電荷，兩個(gè)壓電集電極極性相反以形成電壓差；?

所述激光發(fā)射準(zhǔn)直系統(tǒng)安裝在測(cè)桿的下部，激光發(fā)射準(zhǔn)直系統(tǒng)下端穿過彈性阻尼體進(jìn)入到底座內(nèi)部，激光發(fā)射準(zhǔn)直系統(tǒng)用于發(fā)射準(zhǔn)直的激光光線；?

所述底座空腔內(nèi)固定安裝有依次電信號(hào)連接的二維PSD位移傳感器數(shù)據(jù)處理器；?

所述底座的底面中心安裝有防水信號(hào)線轉(zhuǎn)接口；防水信號(hào)線轉(zhuǎn)接口用于傳輸數(shù)據(jù)，還用于為數(shù)據(jù)處理器、激光發(fā)射準(zhǔn)直系統(tǒng)板提供電源；?

所述數(shù)據(jù)處理器與壓電纖維束兩端的壓電集電極電連接，得到壓電纖維束的壓電電壓信號(hào)，以獲得流體的流速；?

所述二維PSD位移傳感器用于接收激光發(fā)射準(zhǔn)直系統(tǒng)出射的激光束，二維PSD位移傳感器將發(fā)生光電反應(yīng)產(chǎn)生的電信號(hào)提供給數(shù)據(jù)處理器；數(shù)據(jù)處理器獲得二維PSD位移傳感器的測(cè)量信號(hào)，計(jì)算得到激光束光斑中心的坐標(biāo)值，以得到流體的流向。?

5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一所述的測(cè)量流體三維流動(dòng)信息的裝置，其特征在于，所述測(cè)桿的結(jié)構(gòu)為觸須或者其它任一能夠防止卡門渦街產(chǎn)生的波浪狀結(jié)構(gòu)。?

6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一所述的測(cè)量流體三維流動(dòng)信息的裝置，其特征在于，所述三維測(cè)量基座安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)姿機(jī)構(gòu)，以得到需要的測(cè)量方位。?

7.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一所述的測(cè)量流體三維流動(dòng)信息的裝置，其特征在于，所述測(cè)桿采用硬度超過邵氏A75的韌性材料，所述彈性阻尼體采用硬度在邵氏A40到60之間，彈性模量在3MPa以上的材料制作。?