專利名稱：旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
為復(fù)雜氣流流場速度大小和速度方向及壓力的測量裝置。
對平面氣流流場的速度和壓力測量，通常用二元復(fù)合測壓管，常見的二元復(fù)合測壓管有四種類型，如園柱三孔型，二管型，三管型和楔型，它們一般由二個方向孔和一個總壓孔構(gòu)成。使用時分對向測量和不對向測量兩種。對向測量時要求兩個方向孔的壓力相等，被測氣流的方向和中心孔的方向一致，氣流速度的大小可由此時三個孔的壓力和該測壓管的速度特性系數(shù)推算出。不對向測量時，并不要求兩個方向孔的壓力相等，只需三個孔都迎著來流，根據(jù)此時三個孔的壓力及該測壓管的方向特性曲線和速度特性曲線即可推算出氣流的方向和速度的大小。但無論是對向或不對向測量，三個孔都必須迎著來流。
為了解決自動辨別氣流方向這一技術(shù)關(guān)鍵，目前在平面氣流測量時使用六孔測壓管，即在園柱桿端某一截面間隔60°均勻分布6個測壓孔，其中每一個孔和相鄰的兩個孔均構(gòu)成一個園柱三孔型二元復(fù)合測壓管，這樣測量時總會有其中一個園柱三孔型復(fù)合測壓管迎著來流，從而實現(xiàn)氣流方向和速度大小的測量。但該測壓管的校測曲線表明，其方向特性和對稱性都很差，從理論分析和實驗研究表明以45°間隔布孔，所得的園柱三孔型復(fù)合測壓管對氣流方向的變化最為敏感。因此要得到特性較好的這種多孔全方位測壓管必須沿周向均勻布8個測壓孔，但這種測壓管加工制作難度較大，尺寸大，對流場干擾嚴重，校測該管特性曲線工作量大，壓力傳感器重復(fù)性投資，成本高。
因現(xiàn)有技術(shù)存在上述問題，為了解決平面分離流，回流，旋渦等復(fù)雜氣流流場的速度大小和壓力測量及速度方向的識別，本發(fā)明者提出一種旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管，它使用方便，制作容易，測量精度比6孔測壓管更高。
為了完成上述發(fā)明創(chuàng)造的目的，本實用新型實施技術(shù)內(nèi)容如下旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管，它有一個前端封閉，內(nèi)為空心的前段細后段粗的園柱桿1，在前段細的園柱桿處，其橫截面布一經(jīng)向測壓孔2，在園桿1后端有導(dǎo)氣嘴3，該測壓管具有與旋轉(zhuǎn)測量相對應(yīng)的速度特性曲線，方向特性曲線和總壓特性曲線，測量時一孔測壓管繞軸線旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)手動轉(zhuǎn)動測量或自動轉(zhuǎn)動測量。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較1、本實用新型使用方便，制作容易，成本低，體積小，對流場干擾小，而現(xiàn)有技術(shù)的6孔測壓管或8孔測壓管，制作困難，成本高，尺寸大，對流場干擾嚴重。
2、本實用新型校測測壓管特性曲線工作量小，而現(xiàn)有技術(shù)6孔或8孔測壓管校測特性曲線的工作量大。
3、本實用新型，只需一個壓力傳感器，而現(xiàn)有技術(shù)6孔或8孔測壓管需多個壓力傳感器，重復(fù)投資大，因此成本高。
附圖

圖1.旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管剖視示意圖。
圖2.旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管與手動轉(zhuǎn)動機構(gòu)組合示意圖。
圖3.刻度轉(zhuǎn)盤示意圖。
圖4.旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管頭部示意圖。
結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)動機構(gòu)進行詳細闡述。
本實用新型是根據(jù)平面流場速度測量的一般原理和測試手段，而提出的一種旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管，它主要用于平面二維流場，如平面分離流，回流，旋渦等復(fù)雜氣流流場的速度大小，和壓力測量，并識別氣流方向，建立了手動轉(zhuǎn)動或自動轉(zhuǎn)動自動測試系統(tǒng)，用該測壓管的自動測試系統(tǒng)對流場同一點進行多次測量具有良好的重復(fù)性，其測量結(jié)果與對向園柱三孔型復(fù)合測壓管的測量結(jié)果進行比較非常吻合。
本實用新型所提出的旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管(見圖1)，它有一個前端封閉，內(nèi)為空心的前段細后段粗的園柱桿1，在前段細的園柱桿處，其橫截面布一經(jīng)向測壓孔2，在園柱桿1后端有導(dǎo)氣嘴3。該測壓管具有與旋轉(zhuǎn)測量相對應(yīng)的速度特性曲線，方向特性曲線和總壓特性曲線，測量時一孔測壓管繞軸旋轉(zhuǎn)，完成手動轉(zhuǎn)動自動測量或自動轉(zhuǎn)動自動測量。園柱桿1的長短，粗細及測壓孔2離園柱桿1前端的距離，根據(jù)流場的實際情況而定。
旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管，在測量平面復(fù)雜氣流流場時，其自動測試系統(tǒng)分手動轉(zhuǎn)動和自動轉(zhuǎn)動兩種，它們統(tǒng)稱一孔測壓法。一孔測壓管與手動轉(zhuǎn)動機構(gòu)組裝成一體實現(xiàn)手動轉(zhuǎn)動(見圖2)，手動轉(zhuǎn)動機構(gòu)，它由刻度盤4，轉(zhuǎn)動手柄5，固支套筒6，指針7組成。其中刻度盤4，轉(zhuǎn)動手柄5和園柱桿1固連為一體，可繞固定在坐標架上的固支套筒6任意旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動角度可由固連在套筒6上的指針7在刻度盤4上示出。手動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可以從園柱桿1上取下或組裝成一體，比較靈活，方便。進行測量時將固支套筒6固定在支架上，使一孔測壓管的園桿1繞其軸線間隔45°旋轉(zhuǎn)7次，其度數(shù)由指針7從刻度盤上指出，得到8個不同測壓孔方位的壓力，這8個壓力中最大壓力孔與其相鄰的兩個壓力孔構(gòu)成一園柱三孔型測壓管，利用不對向的園柱三孔型測壓管的測量原理即可給出待測氣流的方向，速度大小和總壓。
旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管，其自動測試自動旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，它由一孔測壓管與微壓差傳感器，A/D板，計算機，D/A板和步進電機組成。在計算機內(nèi)存有該測壓管與旋轉(zhuǎn)測量相對應(yīng)的速度特性曲線，方向特曲線和總壓特性曲線，步進電機與一孔測壓管同軸連接。步進電機接收計算機通過D/A板把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的指令后帶動一孔測壓管轉(zhuǎn)動，因此它具有測點自動移動和測壓管自動等45°間隔旋轉(zhuǎn)的功能，同時通過A/D板和計算機完成數(shù)據(jù)的自動采集和處理。手動方法即用人手操作替代D/A和步進電機。
本發(fā)明創(chuàng)造的旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管，實現(xiàn)了定常有回流平面氣流速度大小，方向，總壓和靜壓的測量，并通過自動測試系統(tǒng)進行自動測量與對向園柱三孔型測壓管和熱球風(fēng)速儀等測量手段相比，該系統(tǒng)測量信息豐富，量測效率高，對回流區(qū)內(nèi)的測量尤為顯著。例如，對一鈍體后方的流場多剖面進行測量，測量過程中旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管及自動測試系統(tǒng)能自動分辨出回流區(qū)，給出定量結(jié)果與理論分析是吻合的。對流場某一點做多次測量，其結(jié)果表明它具有良好的重復(fù)性能。
總之本實用新型所發(fā)明創(chuàng)造的旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管，結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，使用方便，造價低，測量精度高，因此它是平面定常流復(fù)雜氣流流場速度大小，流動方向，總壓和靜壓測量的極好裝置。
權(quán)利要求1.旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的-孔測壓管，它有一個前端封閉，內(nèi)為空心的圓柱桿1，在圓柱桿前端一段距離橫截面布一經(jīng)向測壓孔2，其后端有導(dǎo)氣嘴3，其特征在于該圓柱桿1前段細后段粗，在細段距前端一段距離的橫截面布一經(jīng)向測壓孔2，該測壓管具有與旋轉(zhuǎn)測量相對應(yīng)的速度特性曲線，方向特性曲線和總壓特性曲線，測量時-孔測壓管繞軸線轉(zhuǎn)動。
2.按照權(quán)利要求1所說的旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的-孔測壓管，其特征在于它與手動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)如刻度盤4，旋轉(zhuǎn)手柄5，固支套筒6，指針7組裝成一體，刻度盤4，旋轉(zhuǎn)手柄5和-孔測壓管固定連接，指針7和固支套筒6固接，并固定在坐標架上，刻度盤4，旋轉(zhuǎn)手柄5和-孔測壓管可繞固支套筒6轉(zhuǎn)動。
3.按照權(quán)利要求1所說的旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的-孔測壓管，其特征在于它有一個自動旋轉(zhuǎn)自動測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)由微壓差傳感器，A/D板，計算機，D/A板和步進電機組成，微壓差傳感器從-孔測壓管接收的信號通過A/D板送入計算機，計算機的指令通過D/A板輸入步進電機，步進電機與-孔測壓管同軸連接。
專利摘要旋轉(zhuǎn)式同時測量速度大小和方向的一孔測壓管，它有一個前端封閉，內(nèi)為空心前段細后段粗的圓柱桿，距前端某橫截面布一經(jīng)向測壓孔，在圓柱桿的后端有導(dǎo)氣嘴。它與手動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)組裝實現(xiàn)手動旋轉(zhuǎn)自動測量。該測壓管與微壓差傳感器，A/D，計算機，D/A和步進電機構(gòu)成自動旋轉(zhuǎn)自動測試系統(tǒng)。它具有測點自動移動和一孔測壓管自動等45°間隔旋轉(zhuǎn)的功能，同時完成數(shù)據(jù)自動采集和處理。它結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，造價低，是平面流場測量的極好裝置。
文檔編號G01P3/00GK2238439SQ95204490
公開日1996年10月23日 申請日期1995年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月10日
發(fā)明者王希麟, 張會強, 周力行 申請人:清華大學(xué)