專利名稱：流體流速測量裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體流速測量裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前基于超聲波到達(dá)時差(頻差、相差)的流速測量方法，包括風(fēng)速和流量測量，由于介質(zhì)中的聲速很高，需要對時間進(jìn)行精確測量。但是因為儀器電子元件存在時間漂移，所以在流速很小的情況下精度受限，電路系統(tǒng)較為復(fù)雜。而且需要分別測量超聲波往返飛渡時間，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)測量?，F(xiàn)有的超聲波風(fēng)速儀，探頭位于被測風(fēng)道中央，會影響風(fēng)的流動。多普勒法適用于含有雜質(zhì)或氣泡的流體，不適合潔凈流體。傳統(tǒng)的波束偏移法，依賴超聲波發(fā)射器的指向特性，在低流速情況下靈敏度低適用性不大。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種流體流速測量裝置及方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是通過超聲波干涉源和接收器測量流體流動時引發(fā)的干涉信號偏移，計算得到流動速度。測量裝置包括電壓信號源、超聲干涉源、超聲接收器、放大器、電壓測量裝置，電壓信號源、超聲干涉源相連，超聲接收器、放大器、電壓測量裝置順次相連，超聲干涉源和超聲接收器分別置于被測流體兩側(cè)，被測流體流速垂直于干涉源與接收器的連線方向。測量方法包括以下步驟
I)將超聲波接收器調(diào)節(jié)至超聲干涉源形成的干涉場零級條紋一側(cè)；
2)由當(dāng)前的配置參數(shù)超聲接收器的峰值電壓、超聲干涉源的超聲波頻率、超聲干涉源結(jié)構(gòu)、超聲干涉源和超聲接收器間距，計算得到表示超聲波接收器端電壓和流速關(guān)系的工作方程
權(quán)利要求
1.一種流體流速測量裝置，其特征在于，它包括電壓信號源(I)、超聲干涉源(2)、超聲接收器(3)、放大器(4)、電壓測量裝置(5)，電壓信號源(I)、超聲干涉源(2)相連，超聲接收器(3)、放大器(4)、電壓測量裝置(5)順次相連，超聲干涉源(2)和超聲接收器(3)分別置于被測流體兩側(cè)，被測流體流速垂直于干涉源與接收器的連線方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的超聲干涉源(2)采用以下兩個方案之一 1)雙發(fā)生器的方案，即兩個共信號端、共地的超聲波換能器(6)，信號端接在同一個交變電壓源(7)上； 2)單發(fā)生器的方案，即一個超聲波換能器(6)，信號端接在交變電壓源(7)上，超聲波換能器(6)前端使用雙縫或者多縫的柵板(8)產(chǎn)生干涉。
3.—種如權(quán)利要求1所述的裝置流體測量方法，其特征在于，利用對向放置的一個超聲波干涉源、一個超聲波接收器，通過測量超聲波接收器端電壓得到流體流速。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，它的步驟如下 1)將超聲波接收器調(diào)節(jié)至超聲干涉源(2)形成的干涉場零級條紋一側(cè)； 2)由當(dāng)前的配置參數(shù)超聲接收器(3)的峰值電壓、超聲干涉源(2)的超聲波頻率、超聲干涉源(2)結(jié)構(gòu)、超聲干涉源(2)和超聲接收器(3)間距，得到表示超聲波接收器端電壓和流速關(guān)系的工作方程
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體流速測量方法，其特征在于，對所述的步驟2)中的工作方程或標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行簡化得到流體流速-超聲波接收器端電壓線性方程
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體流速測量方法，其特征在于，對所述步驟2)中的工作方程與標(biāo)準(zhǔn)曲線，通過代入介質(zhì)中的實(shí)際聲速V，得到在不同介質(zhì)和環(huán)境下的工作方程或標(biāo)準(zhǔn)曲線。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流體流速測量方法，其特征在于，對其中所述的線性方程，通過代入介質(zhì)中的實(shí)際聲速V，得到在不同介質(zhì)和環(huán)境下的線性方程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種流體流速測量裝置及方法。它包括電壓信號源、超聲干涉源、超聲接收器、放大器、電壓測量裝置，電壓信號源、超聲干涉源相連，超聲接收器、放大器、電壓測量裝置順次相連，超聲干涉源和超聲接收器分別置于被測流體兩側(cè)，被測流體流速垂直于干涉源與接收器的連線方向。利用超聲波干涉源在接收器位置形成干涉強(qiáng)度，當(dāng)流體在干涉源和接收器間流動時，測量接收器測得的電壓，代入計算或標(biāo)準(zhǔn)流場標(biāo)定所確定的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算得到流體流動速度。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了流體流速的連續(xù)測量，在低流速下有高靈敏度，系統(tǒng)簡單，測量過程不影響流體的流動。
文檔編號G01P5/24GK103063868SQ201310001989
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者杜競杉, 陳水橋 申請人:浙江大學(xué)