[發明專利]基于3D打印與Flex傳感技術的流速監測方法

有效

• 申請號: 201711066970.1
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107894515B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 張一帆;洪成雨;袁昱
• 申請（專利權）人: 東華大學;上海大學
• 主分類號: G01P5/02
• 分類號: G01P5/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發明提供的一種基于3D打印與Flex無線傳感技術的流速監測系統。本發明的另一個技術方案是提供了一種基于上述流速監測系統的流速監測方法。本發明基于3D打印與Flex無線彎曲傳感技術設計了流速測量系統，用于測量和傳輸水流流速。本發明能夠對液體流速進行快速測量，并得出數據，在提高效率的同時也降低測量成本，可以實現無線傳輸，測量精確性高、成本低。

技術領域

本發明涉及一種基于3D打印與Flex無線傳感技術的流速監測系統及方法，主要用于測量河流的流速以作為預防地質災害的依據，以及水利工程中遇到的各種需要測液體流速的場合，除此之外，汽、油的管道輸送速度也可以用它來測量，通過給定尺寸，也可以定制相應的適合的測量傳感器。

背景技術

對于水利工程而言，測量水的流速，尤其是測量有些閘門、通道、或者需要施工的地方顯得十分重要。然而，能夠開發出一款具有防水、耐用、簡潔方便操作、精確度夠用的傳感器及創造出其測量流速的方法顯得十分重要。

對于測量流速，除了傳統的水力學測流速的經典方法外，現有技術也有一些新的方法。比如專利CN206503959U中，對測流速直接采用閥門的想法很新穎，但是設計比較單調，對于傳感器的具體原理并未進行詳盡說明，而且也沒有計算過程。而在在專利CN206223809U中，采用的是壓力傳感器，其精度有待考究，還有一個就是不能夠直觀的在源頭出就反應測量的情況。除此之外，連接傳感器的還是傳統的纜線連接，其不方便之處就不再贅述。而無線技術則更能簡化其操作，方便快捷。對于那些精度不夠的設計，3D打印技術也是能夠克服其精度不夠的問題。

Flexforce彎曲傳感器是一種由超薄電阻片構成的新型電阻式傳感器，與傳統的彎曲傳感器相比具有更高的精度，更易攜帶且數據獲取也更為便利，優勢十分明顯。由于其輕薄的特性，Flexforce彎曲傳感器比傳統傳感器更易通過外部封裝被固定在測量曲面上，更為準確地進行無線輸出。同時，外部封裝很好地將傳感器與外部隔開，使得傳感器極少受環境影響，從而能夠實現垂直多點同步測量以及多次、循環使用。兼具輕質、便攜、可循環、不易被環境影響、可無線模擬輸出等諸多優勢的Flexforce彎曲傳感器經過封裝即可埋入待測材料進行全自動準分布式測量。Flexforce傳感器應用了當前較為先進的彎曲傳感技術，廣泛使用于醫學、力學等多個研究領域，在土木工程中，Flexforce傳感器已應用于測定建筑結構表面出現變形或裂縫的發展情況。

藍牙技術，實質上是一種支持設備短距離無線技術標準的代稱，用來描述設備之間的短距離無線電系統的鏈接情況，能夠在無線手機、移動電話、計算機等設備之間進行通信，這種技術適用于沒有電線連接的條件完成的近距離的無線信息交換。隨著計算機網絡無線技術的發展，藍牙技術聯盟于2010年6月30日正式推出藍牙核心規格4.0(稱為BluetoothSmart)。藍牙低功耗，可快速建立簡單的鏈接。4.0版本的一般性改進包括推進藍牙低功耗模式所必需的改進、以及通用屬性配置文件(GATT)和AES加密的安全管理器(SM)服務。這都為實現安全便捷的數據傳輸提供了方便。

發明內容

本發明的目的是：提供一種基于3D打印與Flex無線彎曲傳感技術設計流速測量系統以及基于該系統的測量方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種基于3D打印與Flex無線傳感技術的流速監測系統，其特征在于，包括利用3D打印技術打印出的桿件及阻力板，桿件與阻力板之間通過連接鉸相連，阻力板垂直放入液體中后，使得液體的流向與阻力板所在平面垂直，液體流過阻力板時阻力板通過連接鉸彎曲，在桿件與阻力板的連接處套有一個活動套，在桿件上套有活動套，Flexfoece彎曲傳感器設于活動套和連接鉸的外側，當阻力板發生彎曲時帶動Flexfoece彎曲傳感器發生彎曲，Flexfoece彎曲傳感器經由無線網絡連接數據采集分析終端。

本發明的另一個技術方案是提供了一種基于上述流速監測系統的流速監測方法，其特征在于，包括以下步驟：