[實(shí)用新型]一種液體流量的測(cè)定裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201621121158.5
• 申請(qǐng)日: 2016-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206132146U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文建;李文;毛良明;李武森;豐永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京高華科技股份有限公司;南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F1/66
• 分類號(hào): G01F1/66;G01F9/00
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32238
• 代理人: 吳靜安,聶占濤

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及液體流量的精確測(cè)量，尤其涉及一種航空器燃油流量精確測(cè)定的裝置。

背景技術(shù)

飛行器的燃油油量測(cè)量系統(tǒng)對(duì)整個(gè)飛行器的飛行起到關(guān)鍵作用。對(duì)于機(jī)動(dòng)性較差的飛行器，燃油油量的測(cè)定可以直接通過(guò)測(cè)量油箱內(nèi)剩余的油量來(lái)測(cè)定。例如測(cè)定油面高度、測(cè)量油箱質(zhì)量等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)的飛行器，如戰(zhàn)斗機(jī)的航姿是時(shí)刻不同的，有時(shí)是水平飛行，有時(shí)是垂直拉升，甚至還有翻滾等動(dòng)作，這時(shí)就不能再采用傳統(tǒng)的方式方法來(lái)測(cè)定油量了。為此該領(lǐng)域?qū)α髁繙y(cè)量提出了新的要求。

一種可行的思路是通過(guò)在燃油的油路中接入流量計(jì)，通過(guò)精確測(cè)定已經(jīng)消耗的油量，進(jìn)而間接獲取剩余的油量。而已經(jīng)消耗的油量的測(cè)量是跟燃油的速度有直接關(guān)系的，假設(shè)油路管直徑是a，則通過(guò)某一截面的流量Q就可以表示為：Q＝s·v·t＝πa²·v·t，速度是時(shí)刻不同的，所以表達(dá)式就轉(zhuǎn)化成積分形式Q＝πa²∫vdt。所以，實(shí)現(xiàn)了燃油流速的實(shí)時(shí)測(cè)量，也就可以獲得流量信息。

普通的流量計(jì)是接觸式流量計(jì)，即需要將探針插入到流場(chǎng)，這樣不僅會(huì)干擾流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，很難適應(yīng)惡劣的測(cè)量環(huán)境，比如燃油的高溫以及對(duì)探針的腐蝕性。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種非接觸式、避免干擾流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)、適應(yīng)各種測(cè)量環(huán)境的油量測(cè)定裝置。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種液體流量的測(cè)定裝置，包括激光器、聚焦透鏡、有機(jī)玻璃管、光闌、球面反射鏡、光電探測(cè)器；待測(cè)液體流經(jīng)有機(jī)玻璃管；光闌上設(shè)有兩個(gè)通光孔；激光器發(fā)出的激光經(jīng)聚焦透鏡后入射有機(jī)玻璃管內(nèi)，經(jīng)有機(jī)玻璃管內(nèi)的流動(dòng)液體粒子散射后的光束依次經(jīng)光闌和球面反射鏡后，由光電探測(cè)器接收；光電探測(cè)器位于光闌和球面反射鏡之間，且光電探測(cè)器的光敏面位于有機(jī)玻璃管中心物點(diǎn)對(duì)球面鏡成像的像點(diǎn)位置。

其中，球面反射鏡的球心位于有機(jī)玻璃管表面，且球面反射鏡的軸線與激光器發(fā)出的激光束共線。

激光器采用窄線寬激光器。

本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型采用激光多普勒測(cè)速原理，提供了一種小型化、非接觸式的液體流速測(cè)量光路機(jī)構(gòu)，不會(huì)對(duì)燃油流場(chǎng)進(jìn)行干擾，更能提高其工作的穩(wěn)定性。同時(shí)利用了前向散射的散射光強(qiáng)度，采用球面反射鏡接收散射光束并會(huì)聚在前方的探測(cè)器上，折疊光路，縮小了尺寸，能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量流速，從而為飛行員提供精確有效的燃油油量信息。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型采用的單光束-雙散射模式的原理框圖；

圖2為本實(shí)用新型液體流量的測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-窄線寬激光器，2-聚焦透鏡，3-有機(jī)玻璃管，4-光闌，5-球面反射鏡，6-光電探測(cè)器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖2所示，本實(shí)用新型液體流量的測(cè)定裝置包括窄線寬激光器1、聚焦透鏡2、有機(jī)玻璃管3、光闌4、球面反射鏡5、光電探測(cè)器6。光闌4上設(shè)有兩個(gè)通光孔。采用有機(jī)玻璃管3作為測(cè)試窗口，聚焦透鏡2的焦距略大于有機(jī)玻璃管3的半徑。結(jié)合圖1，窄線寬激光器1中的激光二極管發(fā)出激光經(jīng)準(zhǔn)直器后，入射聚焦透鏡2，聚焦在有機(jī)玻璃管3內(nèi)的中心測(cè)量點(diǎn)上，在測(cè)量點(diǎn)被粒子散射出來(lái)的散射光經(jīng)過(guò)位于有機(jī)玻璃管3的另一側(cè)放置的光闌4，從光闌4透過(guò)的光線入射球面反射鏡5上，兩束散射光束最終會(huì)聚在位于像點(diǎn)的光電探測(cè)器6的光敏面上，最終將信號(hào)輸出至信號(hào)處理模塊進(jìn)行處理。為了方便裝調(diào)，球面反射鏡5的球心位于有機(jī)玻璃管表面，且軸線與入射激光束共線。

光電探測(cè)器6獲得被速度調(diào)制了的多普勒信號(hào)，速度與多普勒頻率之間是一個(gè)線性關(guān)系：其中和是兩束散射光的方向矢量，θ是兩束散射光之間的夾角。先通過(guò)測(cè)量?jī)墒庵g的夾角，就能獲取速度與多普勒頻率之間的線性關(guān)系。其中開(kāi)有兩個(gè)通光孔的光闌4決定了多普勒頻率與速度關(guān)系式中的θ角。假設(shè)光闌位置距離有機(jī)管內(nèi)測(cè)量點(diǎn)的距離是L，兩通光孔之間的間距是d，則θ可由下式求得：所以第一步就是要先要精確測(cè)定上面提到的參數(shù)d和L的值。對(duì)照?qǐng)D2，安裝球面反射鏡5的位置以及通過(guò)球面鏡成像公式計(jì)算物點(diǎn)位于有機(jī)玻璃管3中心處的像點(diǎn)位置，就得到了光電探測(cè)器6的位置(注意光電探測(cè)器6的光敏面正對(duì)球面鏡頂點(diǎn)方向)。再?gòu)墓怆娞綔y(cè)器6引出信號(hào)至信號(hào)處理模塊，獲取流體流過(guò)管內(nèi)測(cè)量點(diǎn)的實(shí)時(shí)速度。并繼續(xù)處理實(shí)現(xiàn)流量信息的獲取。