[發明專利]一種利用超聲波測量葉柵通道氣流速度場方法

有效

• 申請號: 201811092621.1
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109100533B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 田昌;蘇明旭;賈楠
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐穎

1.一種利用超聲波測量葉柵通道氣流速度場方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

1)在葉柵通道內相鄰葉片A和B上分別布置一排微型收發一體式超聲波傳感器，形成傳感器陣列，傳感器耦合層和葉片表面平齊；

2)計算機控制信號發生器發出觸發脈沖，并由前置放大器進行觸發脈沖功率放大，功率放大后的觸發脈沖變成超聲波激勵脈沖，由多路選擇開關控制接通傳感器陣列中葉片A的某一路待激勵超聲波傳感器，完成一次聲波發射；傳感器陣列中葉片B上的接收傳感器也在多路選擇開關控制下連接信號調理電路，進行信號放大、調理和甄別，并經采集卡送入到計算機中，完成傳感器陣列中任一傳感器的有效超聲波渡越時間提取；

3)以掃描方式，葉片A上N個傳感器依次發射聲波，葉片B上N個傳感器接收聲波，完成傳感器陣列中葉片A和B上的所有傳感器有效超聲波渡越時間提取，形成信號向量，實現N×N路徑的順流、逆流時間差值信號獲取；

4)利用信號向量進行速度場重建，構建層析成像系統：在測量區內構建網格，葉片A和B之間的葉柵通道氣流區域為測量區，其中每個網格交點作為節點，記為D₁，D₂…D_N，每個節點的速度分解為相互垂直方向，即x，y方向；靜態流體中聲速為V₀，流動引起的速度改變為ΔV，則某一路徑方向上的總時差改變量為ΔT，ΔT為對應此聲路徑上每一網格時滯的積分量；在掃描過程中，葉柵葉片上布置的傳感器對數為N，葉片A上一個傳感器一次聲波發射，葉片B上N個傳感器依次接收，葉片A上N個傳感器依次發射聲波，葉片A上N個傳感器依次發射完為一次輪循，一次輪循可獲得N× N條聲路徑上有效信號，并且每條聲路徑的總時差改變量為此聲路徑上每個網格時滯的積分量，逐次完成N個傳感器發射聲波，獲得N× N條路徑上的有效信號采集；利用層析成像重建算法反演求解可得到氣流速度場，氣流速度場為反演得到的每個網格區域因氣流流動帶來的時差改變值組成。

2.根據權利要求1所述利用超聲波測量葉柵通道氣流速度場方法，其特征在于，每個網格區域因氣流流動帶來的時差改變值其大小與氣流流速和傳感器之間距離相關，可表示為氣流速度V與測量裝置結構系數的乘積。