一種基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法，基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，所述校準(zhǔn)裝置包括依次連接的：氣流入口穩(wěn)定段、氣流過濾阻尼段、示蹤粒子發(fā)生段、收縮段、高低速工作段、標(biāo)準(zhǔn)流量工作段、動力和風(fēng)機(jī)段、高效過濾段。所述示蹤粒子發(fā)生段主要包括示蹤粒子發(fā)生器、示蹤粒子注入口、擴(kuò)散孔板，示蹤粒子發(fā)生器連接示蹤粒子注入口，示蹤粒子發(fā)生器為氣溶膠發(fā)生器；氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生的示蹤粒子通過擴(kuò)散孔板均勻分布管道內(nèi)，保證激光測速儀LDV測試時的穩(wěn)定和可靠性。本發(fā)明提出的基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法，可對微風(fēng)速的準(zhǔn)確、有效的測量，安全可靠，操作性強(qiáng)。
【專利說明】一種基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)速校準(zhǔn)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，尤其涉及一種基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置；同時，本發(fā)明還涉及一種基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)速儀主要運(yùn)用在暖通行業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，可用于測量管道風(fēng)，廢氣排放、調(diào)節(jié)工藝生產(chǎn)等場合。其中熱線風(fēng)速儀常應(yīng)用于微風(fēng)測量，主要應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生(衛(wèi)生監(jiān)督所、疾病預(yù)防控制中心)，醫(yī)藥(GMP認(rèn)證)、微電子、潔凈技術(shù)等行業(yè)。但對于極低速度(小于lm/s)的測量仍是熱線風(fēng)速儀研究的難題。尤其，在風(fēng)洞中很難實(shí)現(xiàn)對低風(fēng)速的控制，因而近年來很多學(xué)者對低風(fēng)速風(fēng)洞展開了研究，目的是為了獲得更加準(zhǔn)確和低的風(fēng)速，以提高風(fēng)速儀的校準(zhǔn)精度。
[0003]路建玲、吳虎彪等人研究的一種負(fù)壓式微風(fēng)速標(biāo)定裝置的試驗(yàn)。他們通過理論分析，研制了一種負(fù)壓式微風(fēng)速標(biāo)定裝置，并對其在微風(fēng)速下進(jìn)行了 4種工況的標(biāo)定試驗(yàn)，試驗(yàn)時，通過變頻器調(diào)節(jié)離心風(fēng)機(jī)的頻率，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)速，由傾斜式微壓差計讀出標(biāo)準(zhǔn)流量管的靜壓差。同時讀取大氣壓力，環(huán)境溫度和相對濕度，輸入到自行開發(fā)的計算程序中，得到標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)道的軸心風(fēng)速，并通過改變測點(diǎn)到管道軸心的設(shè)置距離，可以得到各測點(diǎn)位置的理論計算風(fēng)速。Santiago Pezzotti, Juan 1.D’ 1r1, Vicente Nadal-Mora 等人設(shè)計了風(fēng)速在0.2?1.25m/s范圍內(nèi)的風(fēng)速計校準(zhǔn)風(fēng)洞。為了校準(zhǔn)在低速范圍內(nèi)(0.2?
1.25m/s)不同類型的風(fēng)速計，他們設(shè)計了包含低速和高速部分的風(fēng)洞，分別使用壓力測量。風(fēng)洞標(biāo)定是通過比較測試截面(低速)和參考截面(高速)的空氣速度。在測試界面采用了熱線風(fēng)速儀，在參考界面采用了道達(dá)爾和靜態(tài)探測。通過在相同條件下實(shí)驗(yàn)得到的測試風(fēng)速和參考風(fēng)速進(jìn)行理論分析，得到它們之間的關(guān)系t=ll.56Vt (Vr是參考速度，Vt是實(shí)測速度)。
[0004]然而上述研究中的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的最低風(fēng)速只能達(dá)到0.5m/s，而市場上儀表的最低量程均在0.5m/s以下,最低可達(dá)0.lm/s ο主要風(fēng)洞校準(zhǔn)裝置最低風(fēng)速為0.2m/s,因無微風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)源，其均以測定軸心速度高風(fēng)速后通過面積的轉(zhuǎn)換成低風(fēng)速而定，形成的轉(zhuǎn)換速度公式據(jù)流體力學(xué)的理論而定?；谝陨戏治?，如何研究一套既能提供微風(fēng)速風(fēng)洞裝置，又可作為提供微風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)源系統(tǒng)？這理所當(dāng)然的成為了當(dāng)今科技領(lǐng)域的又一大難題和挑戰(zhàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，可對微風(fēng)速的準(zhǔn)確、有效的測量，安全可靠，操作性強(qiáng)。
[0006]此外，本發(fā)明還提供基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)方法，可對微風(fēng)速的準(zhǔn)確、有效的測量，安全可靠，操作性強(qiáng)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，所述校準(zhǔn)裝置包括依次連接的:氣流入口穩(wěn)定段、氣流過濾阻尼段、示蹤粒子發(fā)生段、收縮段、高低速工作段、標(biāo)準(zhǔn)流量工作段、動力和風(fēng)機(jī)段、高效過濾段；
[0009]所述氣流入口穩(wěn)定段的內(nèi)部還安裝有進(jìn)口喇叭口、蜂窩器；氣流入口穩(wěn)定段內(nèi)的蜂窩器用于導(dǎo)向和分割氣流大旋渦，有利于加快旋渦的衰減；由于蜂窩器管道對氣流的摩擦作用，也有利于改善氣流的速度分布，并在一定程度上降低氣流的湍流度；蜂窩器的蜂窩格子為六角形截面；
[0010]所述氣流過濾阻尼段設(shè)有高效過濾器、阻尼網(wǎng)，利用高效過濾器過濾空氣中的大部分顆粒，保證進(jìn)入低風(fēng)速段的空氣清潔度，以便示蹤粒子發(fā)生器發(fā)生的粒子符合激光測速儀LDV的要求；同時高效過濾器起到阻尼網(wǎng)作用；由于氣流通過阻尼網(wǎng)時在軸向產(chǎn)生壓降，從而使氣流的軸向速度分布的均勻性得到改善；
[0011]所述示蹤粒子發(fā)生段主要包括示蹤粒子發(fā)生器、示蹤粒子注入口、擴(kuò)散孔板，示蹤粒子發(fā)生器連接示蹤粒子注入口，示蹤粒子發(fā)生器為氣溶膠發(fā)生器；氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生的示蹤粒子通過擴(kuò)散孔板均勻分布管道內(nèi)，保證激光測速儀LDV測試時的穩(wěn)定和可靠性；
[0012]所述收縮段用于均勻加速氣流，使氣流達(dá)到實(shí)驗(yàn)段所需要的流速；
[0013]所述高低速工作段選用方形、透明段，能適應(yīng)激光多普勒系統(tǒng)的非接觸式測量，并且配備夾具移測支架；低速段范圍0.15?3m/s，高速段范圍3.0?30m/s ；
[0014]所述標(biāo)準(zhǔn)流量工作段主要采用組合標(biāo)準(zhǔn)噴嘴測量空氣流量，可測范圍40?3500m3/h，測量精度標(biāo)準(zhǔn)小于2%，該標(biāo)準(zhǔn)流量工作段還用于對激光多普勒測速儀測得的流速進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，風(fēng)量罩的校準(zhǔn)；
[0015]所述動力和風(fēng)機(jī)段中內(nèi)置可增加氣流壓力能的風(fēng)機(jī)，即電機(jī)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)；風(fēng)扇通過旋轉(zhuǎn)使氣流壓力能增加，即通過電機(jī)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸送給管路內(nèi)的氣流，以補(bǔ)償管路內(nèi)氣流的沿程損失和局部損失，達(dá)到氣流穩(wěn)定流動；改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)氣流的速度，動力段的整流裝置包括整流罩，風(fēng)機(jī)前導(dǎo)流葉片和風(fēng)機(jī)后導(dǎo)流片。；
[0016]所述高效過濾段設(shè)有風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)末端帶高效過濾排放，避免粒子對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的污染。
[0017]一種基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，所述校準(zhǔn)裝置包括依次連接的:氣流入口穩(wěn)定段、氣流過濾阻尼段、示蹤粒子發(fā)生段、收縮段、高低速工作段、標(biāo)準(zhǔn)流量工作段、動力和過濾段、高效過濾段。
[0018]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述氣流入口穩(wěn)定段的內(nèi)部還安裝有進(jìn)口喇叭口、蜂窩器；氣流入口穩(wěn)定段內(nèi)的蜂窩器用于導(dǎo)向和分割氣流大旋渦，有利于加快旋渦的衰減；
[0019]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述蜂窩器的蜂窩格子為六角形截面。
[0020]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述氣流過濾阻尼段設(shè)有高效過濾器、阻尼網(wǎng)，利用高效過濾器過濾空氣中的大部分顆粒，保證進(jìn)入低風(fēng)速段的空氣清潔度，以便示蹤粒子發(fā)生器發(fā)生的粒子符合激光測速儀LDV的要求；同時高效過濾器起到阻尼網(wǎng)作用；由于氣流通過阻尼網(wǎng)時在軸向產(chǎn)生壓降，從而使氣流的軸向速度分布的均勻性得到改善。
[0021]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述示蹤粒子發(fā)生段主要包括示蹤粒子發(fā)生器、示蹤粒子注入口、擴(kuò)散孔板，示蹤粒子發(fā)生器連接示蹤粒子注入口，示蹤粒子發(fā)生器為氣溶膠發(fā)生器；氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生的示蹤粒子通過擴(kuò)散孔板均勻分布管道內(nèi)，保證激光測速儀LDV測試時的穩(wěn)定和可靠性。
[0022]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述高低速工作段選用方形、透明段，能適應(yīng)激光多普勒系統(tǒng)的非接觸式測量，并且配備夾具移測支架；低速段范圍0.15?3m/s，高速段范圍3.0 ?30m/s。
[0023]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述動力和過濾段中內(nèi)置可增加氣流壓力能的風(fēng)扇，即電機(jī)和風(fēng)扇系統(tǒng)；風(fēng)扇通過旋轉(zhuǎn)使氣流壓力能增加，即通過電機(jī)和風(fēng)扇系統(tǒng)，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸送給管路內(nèi)的氣流，以補(bǔ)償管路內(nèi)氣流的沿程損失和局部損失，達(dá)到氣流穩(wěn)定流動；改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)氣流的速度，動力段的整流裝置包括整流罩，風(fēng)扇前導(dǎo)流葉片和風(fēng)扇后導(dǎo)流片。
[0024]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述收縮段用于均勻加速氣流，使氣流達(dá)到實(shí)驗(yàn)段所需要的流速；
[0025]所述標(biāo)準(zhǔn)流量工作段主要采用組合標(biāo)準(zhǔn)噴嘴測量空氣流量，可測范圍40?3500m3/h，測量精度標(biāo)準(zhǔn)小于2%，該標(biāo)準(zhǔn)流量工作段還用于對激光多普勒測速儀測得的流速進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，風(fēng)量罩的校準(zhǔn)；
[0026]所述高效過濾段設(shè)有風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)末端帶高效過濾排放，避免粒子對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的污染。
[0027]—種上述基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)方法，所述方法包括如下步驟:
[0028]步驟S1、氣體由錐體吸入口吸入，進(jìn)入氣流入口穩(wěn)定段；隨之，氣流經(jīng)過內(nèi)部安裝的進(jìn)口喇叭口、六角形截面蜂窩器，蜂窩器可分割大旋渦氣流，有利于加快旋渦的衰減；
[0029]步驟S2、氣流過濾阻尼段中，高效過濾器優(yōu)先隔離氣流中的大部分顆粒物，同時阻尼網(wǎng)產(chǎn)生的軸向壓降可有效改善氣流軸向速度分布；
[0030]步驟S3、示蹤粒子發(fā)生段中，氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生的示蹤粒子通過擴(kuò)散孔板均勻分布管道內(nèi)，保證了激光測速儀LDV測試時的穩(wěn)定和可靠性；
[0031]步驟S4、之后，氣流通過收縮段，以均勻、加速氣流，使氣流達(dá)到實(shí)驗(yàn)段所需要的流速；
[0032]步驟S5、與之相連的則是方形，透明的高低速工作段，能較好的適應(yīng)激光多普勒系統(tǒng)的非接觸式測量，且配備了夾具移測支架；其低速段范圍和高速段范圍分別是0.15?3m/s和3.0?30m/s，有效保證了測速的精準(zhǔn)度及適用性；
[0033]步驟S6、在標(biāo)準(zhǔn)流量工作段6中，主要采用組合標(biāo)準(zhǔn)噴嘴測量空氣流量，對速度為40?3500m3/h的氣流均可準(zhǔn)確測量，測量精度標(biāo)準(zhǔn)小于2%;此外，該標(biāo)準(zhǔn)流量段還可用于對激光多普勒測速儀測得的流速進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，風(fēng)量罩等的校準(zhǔn)；
[0034]步驟S7、最后，氣流將經(jīng)過動力和風(fēng)機(jī)段，內(nèi)置可增加氣流壓力能的風(fēng)機(jī)，即電機(jī)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，可將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸送給管路內(nèi)的氣流，以補(bǔ)償管路內(nèi)氣流的沿程損失和局部損失，使氣流穩(wěn)定流動；
[0035]步驟S8、風(fēng)機(jī)末端帶高效過濾排放，避免粒子對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的污染。
[0036]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，既實(shí)現(xiàn)了利用激光多普勒技術(shù)(LDV)對微風(fēng)速的準(zhǔn)確、有效的測量，提供了微風(fēng)速風(fēng)洞裝置，又可實(shí)現(xiàn)對激光多普勒測速儀測得流速進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，風(fēng)量罩等的校準(zhǔn)，作為提供微風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)源系統(tǒng)，安全可靠，操作性強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明一種基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]附圖標(biāo)記如下:
[0039]I 一氣流入口穩(wěn)定段；2—?dú)饬鬟^濾阻尼段；3 —示蹤粒子發(fā)生段；
[0040]4 一收縮段；5—聞低速工作段；6 —標(biāo)準(zhǔn)流量段；
[0041]7—動力和過濾段；8 —聞效過濾段；9 一風(fēng)機(jī)；
[0042]10—高速段視窗；11—低速段視窗；12—測試孔；
[0043]13 —整流段；14 —支架；15 —多孔板；
[0044]16 一氣溶膠發(fā)生器；17 —阻尼網(wǎng)；18 —高效過濾器；
[0045]19 一擴(kuò)散孔板；20 —可更換測孔

【具體實(shí)施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0047]實(shí)施例一
[0048]本發(fā)明揭示了一種基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，其核心技術(shù)為激光多普勒測速技術(shù)(LDV)，既可作為微風(fēng)速風(fēng)洞裝置，又可作為微風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)源系統(tǒng)，功能齊全，操作性強(qiáng)，精確度高，可控性好。如結(jié)構(gòu)示意圖所示，該裝置從左至右可分為氣流入口穩(wěn)定段，氣流過濾阻尼段，示蹤粒子發(fā)生段，收縮段，高低速工作段，標(biāo)準(zhǔn)流量工作段，動力和過濾段，高效過濾段，共8個組成部分。激光多普勒測速技術(shù)(LDV)，一種無干擾流場測量技術(shù)的應(yīng)用，保證了各種惡劣的流場如高溫高壓或腐蝕性流體對測量也無影響。被測流體速度與多普勒頻率之間是一個線性關(guān)系式，不需要校準(zhǔn)，準(zhǔn)確度極高，可提供微風(fēng)速風(fēng)洞裝置。氣體由外至內(nèi)先后經(jīng)過錐體吸入口，高效過濾器和六角形截面的蜂窩器，有利于氣體的擴(kuò)散，整流和穩(wěn)定，同時有效的隔離外來的污染氣流，保證了氣溶膠示蹤粒子發(fā)生器的準(zhǔn)確性。設(shè)計包括低風(fēng)速段(0.15m/s?0.30m/s)和高風(fēng)速段(0.30m/s?30m/s),設(shè)置了激光多普勒可視窗(透明段)，標(biāo)準(zhǔn)流量段主要采用組合標(biāo)準(zhǔn)噴嘴，可測空氣流量范圍為40?3500m3/h，可用于激光多普勒測速儀測得流速進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，風(fēng)量罩等的校準(zhǔn)，可作為提供微風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)源系統(tǒng)。此外，末端風(fēng)機(jī)的設(shè)置可增加氣流壓力能，以穩(wěn)定氣流，風(fēng)機(jī)末端帶高效過濾排放，避免了粒子對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的污染。
[0049]請參閱圖1，本發(fā)明基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置包括氣流入口穩(wěn)定段1，氣流過濾阻尼段2，示蹤粒子發(fā)生段3，收縮段4，高低速工作段5，標(biāo)準(zhǔn)流量工作段6，動力和過濾段7，高效過濾段8，共8個組成部分。以下對各個部分進(jìn)行分別介紹。
[0050]I)氣流入口穩(wěn)定段:主要用來提高氣流均勻度，降低湍流度，其內(nèi)部還安裝有進(jìn)口喇叭口、蜂窩器。風(fēng)洞穩(wěn)定段內(nèi)的蜂窩器可用于導(dǎo)向和分割氣流大旋渦，因而有利于加快旋渦的衰減。同時，由于蜂窩器管道對氣流的摩擦作用，也有利于改善氣流的速度分布，并在一定程度上降低氣流的湍流度。
[0051]蜂窩器的蜂窩格子有圓形截面、方形截面和六角形截面等。本處采用六角形截面的蜂窩器，既避免了方形截面蜂窩器直角處邊界層易卷起旋渦；氣流流動的均勻性也較好，壓力損失較小，較為理想。
[0052]2)氣流過濾阻尼段:利用高效過濾器過濾空氣中的大部分顆粒，保證進(jìn)入低風(fēng)速段的空氣清潔度，以便示蹤粒子發(fā)生器發(fā)生的粒子符合激光測速儀(LDV)的要求。同時過濾器起到阻尼網(wǎng)作用，阻尼網(wǎng)降低軸向湍流度比降低橫向湍流度效果要好。由于氣流通過阻尼網(wǎng)時在軸向產(chǎn)生了較大的壓降，從而使氣流的軸向速度分布的均勻性得到了明顯的改盡口 ο
[0053]3)示蹤粒子發(fā)生段:示蹤粒子發(fā)生段主要包括示蹤粒子注入口，以便示蹤粒子進(jìn)入測試流體，粒子擴(kuò)散孔，粒子均勻孔板保證示蹤粒子能均勻分布管道內(nèi)，保證激光測速儀(LDV)測試時的穩(wěn)定和可靠性。
[0054]4)收縮段:用于均勻加速氣流，使氣流達(dá)到實(shí)驗(yàn)段所需要的流速。收縮段的長度不宜過長，這主要是從設(shè)備的造價來考慮的；同時也不能過短，以免氣流出現(xiàn)不均勻甚至發(fā)生分離。
[0055]5)高低速工作段:高低速工作段選用方形、透明段，能適應(yīng)激光多普勒系統(tǒng)的非接觸式測量，并且配備夾具移測支架。(低速段范圍0.15?3m/s，高速段范圍3.0?30m/
S。)
[0056]6)標(biāo)準(zhǔn)流量工作段:主要采用組合標(biāo)準(zhǔn)噴嘴測量空氣流量，可測范圍40?3500m3/h，測量精度標(biāo)準(zhǔn)小于2%，該標(biāo)準(zhǔn)流量段可用于對激光多普勒測速儀測得的流速進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，風(fēng)量罩等的校準(zhǔn)。
[0057]7)動力和風(fēng)機(jī)段:該段中，動力和風(fēng)機(jī)段中內(nèi)置可增加氣流壓力能的風(fēng)機(jī)，即電機(jī)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)；風(fēng)機(jī)通過旋轉(zhuǎn)使氣流壓力能增加，即通過電機(jī)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸送給管路內(nèi)的氣流，以補(bǔ)償管路內(nèi)氣流的沿程損失和局部損失，達(dá)到氣流穩(wěn)定流動；改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)氣流的速度，動力段的整流裝置包括整流罩，風(fēng)機(jī)前導(dǎo)流葉片和風(fēng)機(jī)后導(dǎo)流片。
[0058]8)高效過濾段:風(fēng)機(jī)末端帶高效過濾排放，避免粒子對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的污染。
[0059]本發(fā)明基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置的工作過程如下:首先氣體由錐體吸入口吸入，進(jìn)入氣流入口穩(wěn)定段1，可提高氣流均勻度，降低湍流度，隨之，氣流經(jīng)過內(nèi)部安裝的進(jìn)口喇叭口、六角形截面蜂窩器。蜂窩器可分割大旋渦氣流，有利于加快旋渦的衰減。氣流過濾阻尼段中，高效過濾器18優(yōu)先隔離氣流中的大部分顆粒物，同時阻尼網(wǎng)17產(chǎn)生的軸向壓降可有效改善氣流軸向速度分布。示蹤粒子發(fā)生段3中，氣溶膠發(fā)生器16產(chǎn)生的示蹤粒子通過擴(kuò)散孔板19均勻分布管道內(nèi)，保證了激光測速儀(LDV)測試時的穩(wěn)定和可靠性。之后，氣流通過收縮段4，以均勻、加速氣流，使氣流達(dá)到實(shí)驗(yàn)段所需要的流速。與之相連的則是方形，透明的高低速工作段，能較好的適應(yīng)激光多普勒系統(tǒng)的非接觸式測量，且配備了夾具移測支架。其低速段范圍和高速段范圍分別是0.15?3m/s和3.0?30m/s，有效保證了測速的精準(zhǔn)度及適用性。在標(biāo)準(zhǔn)流量工作段6中，主要采用組合標(biāo)準(zhǔn)噴嘴測量空氣流量，對速度為40?3500m3/h的氣流均可準(zhǔn)確測量，測量精度標(biāo)準(zhǔn)小于2%。此外，該標(biāo)準(zhǔn)流量段6還可用于對激光多普勒測速儀測得的流速進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，風(fēng)量罩等的校準(zhǔn)。最后，氣流將經(jīng)過動力和過濾段7，內(nèi)置可增加氣流壓力能的風(fēng)扇9，即電機(jī)和風(fēng)扇系統(tǒng)，可將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸送給管路內(nèi)的氣流，以補(bǔ)償管路內(nèi)氣流的沿程損失和局部損失，達(dá)到氣流穩(wěn)定流動的目的。風(fēng)機(jī)9末端帶高效過濾排放8，避免粒子對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的污染。
[0060]綜上所述，本發(fā)明提出的基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，既實(shí)現(xiàn)了利用激光多普勒技術(shù)(LDV)對微風(fēng)速的準(zhǔn)確、有效的測量，提供了微風(fēng)速風(fēng)洞裝置，又可實(shí)現(xiàn)對激光多普勒測速儀測得流速進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，風(fēng)量罩等的校準(zhǔn)，作為提供微風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)源系統(tǒng)，安全可靠，操作性強(qiáng)。
[0061]這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述校準(zhǔn)裝置包括依次連接的:氣流入口穩(wěn)定段、氣流過濾阻尼段、示蹤粒子發(fā)生段、收縮段、高低速工作段、標(biāo)準(zhǔn)流量工作段、動力和風(fēng)機(jī)段、高效過濾段； 所述氣流入口穩(wěn)定段的內(nèi)部還安裝有進(jìn)口喇叭口、蜂窩器；氣流入口穩(wěn)定段內(nèi)的蜂窩器用于導(dǎo)向和分割氣流大旋渦，有利于加快旋渦的衰減；由于蜂窩器管道對氣流的摩擦作用，也有利于改善氣流的速度分布，并在一定程度上降低氣流的湍流度；蜂窩器的蜂窩格子為六角形截面； 所述氣流過濾阻尼段設(shè)有高效過濾器、阻尼網(wǎng)，利用高效過濾器過濾空氣中的大部分顆粒，保證進(jìn)入低風(fēng)速段的空氣清潔度，以便示蹤粒子發(fā)生器發(fā)生的粒子符合激光測速儀LDV的要求；同時高效過濾器起到阻尼網(wǎng)作用；由于氣流通過阻尼網(wǎng)時在軸向產(chǎn)生壓降，從而使氣流的軸向速度分布的均勻性得到改善； 所述示蹤粒子發(fā)生段主要包括示蹤粒子發(fā)生器、示蹤粒子注入口、擴(kuò)散孔板，示蹤粒子發(fā)生器連接示蹤粒子注入口，示蹤粒子發(fā)生器為氣溶膠發(fā)生器；氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生的示蹤粒子通過擴(kuò)散孔板均勻分布管道內(nèi)，保證激光測速儀LDV測試時的穩(wěn)定和可靠性； 所述收縮段用于均勻加速氣流，使氣流達(dá)到實(shí)驗(yàn)段所需要的流速； 所述高低速工作段選用方形、透明段，能適應(yīng)激光多普勒系統(tǒng)的非接觸式測量，并且配備夾具移測支架；低速段范圍0.15?3m/s，高速段范圍3.0?30m/s ； 所述標(biāo)準(zhǔn)流量工作段主要采用組合標(biāo)準(zhǔn)噴嘴測量空氣流量，可測范圍40?3500m3/h，測量精度標(biāo)準(zhǔn)小于2%，該標(biāo)準(zhǔn)流量工作段還用于對激光多普勒測速儀測得的流速進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，風(fēng)量罩的校準(zhǔn)； 所述動力和過濾段中內(nèi)置可增加氣流壓力能的風(fēng)扇，即電機(jī)和風(fēng)扇系統(tǒng)；風(fēng)扇通過旋轉(zhuǎn)使氣流壓力能增加，即通過電機(jī)和風(fēng)扇系統(tǒng)，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸送給管路內(nèi)的氣流，以補(bǔ)償管路內(nèi)氣流的沿程損失和局部損失，達(dá)到氣流穩(wěn)定流動；改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)氣流的速度，動力段的整流裝置包括整流罩，風(fēng)扇前導(dǎo)流葉片和風(fēng)扇后導(dǎo)流片； 所述高效過濾段設(shè)有風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)末端帶高效過濾排放，避免粒子對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的污染。
2.一種基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述校準(zhǔn)裝置包括依次連接的:氣流入口穩(wěn)定段、氣流過濾阻尼段、示蹤粒子發(fā)生段、收縮段、高低速工作段、標(biāo)準(zhǔn)流量工作段、動力和過濾段、高效過濾段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，其特征在于: 所述氣流過濾阻尼段設(shè)有高效過濾器、阻尼網(wǎng)，利用高效過濾器過濾空氣中的大部分顆粒，保證進(jìn)入低風(fēng)速段的空氣清潔度，以便示蹤粒子發(fā)生器發(fā)生的粒子符合激光測速儀LDV的要求；同時高效過濾器起到阻尼網(wǎng)作用；由于氣流通過阻尼網(wǎng)時在軸向產(chǎn)生壓降，從而使氣流的軸向速度分布的均勻性得到改善。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，其特征在于: 所述示蹤粒子發(fā)生段主要包括示蹤粒子發(fā)生器、示蹤粒子注入口、擴(kuò)散孔板，示蹤粒子發(fā)生器連接示蹤粒子注入口，示蹤粒子發(fā)生器為氣溶膠發(fā)生器；氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生的示蹤粒子通過擴(kuò)散孔板均勻分布管道內(nèi)，保證激光測速儀LDV測試時的穩(wěn)定和可靠性。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，其特征在于: 所述高低速工作段選用方形、透明段，能適應(yīng)激光多普勒系統(tǒng)的非接觸式測量，并且配備夾具移測支架；低速段范圍0.15?3m/s，高速段范圍3.0?30m/s。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，其特征在于: 所述動力和風(fēng)機(jī)段中內(nèi)置可增加氣流壓力能的風(fēng)機(jī)，即電機(jī)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)；風(fēng)扇通過旋轉(zhuǎn)使氣流壓力能增加，即通過電機(jī)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸送給管路內(nèi)的氣流，以補(bǔ)償管路內(nèi)氣流的沿程損失和局部損失，達(dá)到氣流穩(wěn)定流動；改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)氣流的速度，動力段的整流裝置包括整流罩，風(fēng)機(jī)前導(dǎo)流葉片和風(fēng)機(jī)后導(dǎo)流片。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置，其特征在于: 所述收縮段用于均勻加速氣流，使氣流達(dá)到實(shí)驗(yàn)段所需要的流速； 所述標(biāo)準(zhǔn)流量工作段主要采用組合標(biāo)準(zhǔn)噴嘴測量空氣流量，可測范圍40?3500m3/h，測量精度標(biāo)準(zhǔn)小于2 %，該標(biāo)準(zhǔn)流量工作段還用于對激光多普勒測速儀測得的流速進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，風(fēng)量罩的校準(zhǔn)； 所述高效過濾段設(shè)有風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)末端帶高效過濾排放，避免粒子對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的污染。
8.—種權(quán)利要求1至7之一所述基于激光多普勒微風(fēng)速校準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟S1、氣體由錐體吸入口吸入，進(jìn)入氣流入口穩(wěn)定段；隨之，氣流經(jīng)過內(nèi)部安裝的進(jìn)口喇叭口、六角形截面蜂窩器，蜂窩器可分割大旋渦氣流，有利于加快旋渦的衰減； 步驟S2、氣流過濾阻尼段中，高效過濾器優(yōu)先隔離氣流中的大部分顆粒物，同時阻尼網(wǎng)產(chǎn)生的軸向壓降可有效改善氣流軸向速度分布； 步驟S3、示蹤粒子發(fā)生段中，氣溶膠發(fā)生器產(chǎn)生的示蹤粒子通過擴(kuò)散孔板均勻分布管道內(nèi)，保證了激光測速儀LDV測試時的穩(wěn)定和可靠性；步驟S4、之后，氣流通過收縮段，以均勻、加速氣流，使氣流達(dá)到實(shí)驗(yàn)段所需要的流速；步驟S5、與之相連的則是方形，透明的高低速工作段，能較好的適應(yīng)激光多普勒系統(tǒng)的非接觸式測量，且配備了夾具移測支架；其低速段范圍和高速段范圍分別是0.15?3m/s和.3.0?30m/s，有效保證了測速的精準(zhǔn)度及適用性； 步驟S6、在標(biāo)準(zhǔn)流量工作段6中，主要采用組合標(biāo)準(zhǔn)噴嘴測量空氣流量，對速度為40?.3500m3/h的氣流均可準(zhǔn)確測量，測量精度標(biāo)準(zhǔn)小于2% ;此外，該標(biāo)準(zhǔn)流量段還可用于對激光多普勒測速儀測得的流速進(jìn)行輔助校準(zhǔn)，風(fēng)量罩等的校準(zhǔn)； 步驟S7、最后，氣流將經(jīng)過動力和風(fēng)機(jī)段，內(nèi)置可增加氣流壓力能的風(fēng)扇，即電機(jī)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，可將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸送給管路內(nèi)的氣流，以補(bǔ)償管路內(nèi)氣流的沿程損失和局部損失，使氣流穩(wěn)定流動； 步驟S8、風(fēng)機(jī)末端帶高效過濾排放，避免粒子對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的污染。
【文檔編號】G01P21/02GK104391135SQ201410673900
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】楊偉浩, 鄒志軍, 于志強(qiáng), 王非 申請人:上海市計量測試技術(shù)研究院