专利名称：一种文丘里施肥器空化发生的监测装置及监测判定方法
技术领域：
本发明涉及一种对机械内部流体流动发生空化进行监测的监测装置及监测判定 方法，特别是关于一种用于文丘里施肥器空化发生的监测装置及监测判定方法。
背景技术：
空化是由于流体流动过程中因局部流体压降低至水的饱和蒸气压时，流体内部或 固液交界面上出现的气泡形成、发展和溃灭过程。主流观点认为，由于流体压强较低时，流 体内部的气泡初生，并将会逐渐发育膨胀，此时因为气泡不断膨胀，周围的流体压强将会变 大，气泡又将因此发生收缩，甚至部分发生溃灭，这将会产生巨大能量，这一膨胀收缩的过 程会重复出现，直至周围压强变的足够大使气泡完全溃灭。这将对装置设施造成很大的破 坏，并且影响其工作性能。
灌溉系统中安装运行文丘里施肥器时，为了提高吸肥流量，加快施肥效率，在进口 压力增大有限的情况下，往往从降低出口压力、提高进出口压力差角度来实现，但这种做法 易造成文丘里施肥器下游的灌溉系统工作压力低于设计压力，又会造成滴灌灌水不均匀； 另一方面，研究还发现，当进口压力保持不变，而增大进出口压力差至某值后，吸肥流量不 再上升、出现波动甚至下降，并伴随噪声和振动，一般认为此时文丘里施肥器内部已发生空 化。当文丘里施肥器长时间空化运行，会对内流道表面产生磨损，进一步影响了文丘里施肥 器的吸肥能力。因此需要对文丘里施肥器空化发生进行有效监测，准确划定合理的工作压 力范围。
目前有关空化检测和状态识别的方法主要有摄像法、涂料腐蚀法、静压测量法、振 动测量法等。针对流体机械结构，从已发表论文中可获知有学者用离散噪声法对泵内空化 进行分析，或采用加速度计分析离心泵的空化现象，或采用特性图检测截止阀中的空化现 象，也有学者采用高速摄像机和粒子图像测速技术确定文丘里管内部的空化过程。
考虑到文丘里施肥器工作环境复杂，采用噪声分析技术容易受到外部杂音干扰； 加速度计测量法要求被测物体具有一定质量，对于较小质量的文丘里施肥器，不宜使用此 方法分析振动；特性图的获取过程比较繁琐，不利于实际操作；文丘里施肥器材料为塑料， 不是透明装置，无法直接采用摄像法和粒子图像测速技术。截止目前，尚没有对文丘里施肥 器内部流动出现的空化进行经济且行之有效的监测和判定方法。发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够准确、可靠地监测文丘里施肥器内 部是否发生空化，确保文丘里施肥器在合理工作压力范围内运行的文丘里施肥器空化发生 的监测装置及监测判定方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种文丘里施肥器空化发生的监测 装置，其特征在于它包括动态应变仪、监测器、应变片和压力传感器；所述应变片贴在所 述文丘里施肥器的外表面，所述应变片通过信号线连接所述动态应变仪，所述动态应变仪通过数据线连接所述监测器，所述监测器还通过数据线连接所述压力传感器，所述压力传感器设置在所述文丘里施肥器的进出口 ；所述监测器内预置有输入模块、存储模块、数据处理模块、报警模块和显示模块；所述输入模块的输入端连接所述动态应变仪和压力传感器的输出端，所述输入模块的输出端连接所述存储模块的输入端，所述存储模块的输出端连接所述数据处理模块的输入端，所述数据处理模块的输出端连接所述报警模块和显示模块，所述报警模块的输出端连接所述显示模块。所述应变片贴在所述文丘里施肥器的扩散段的外表面、靠近喉部的位置。所述应变片与所述文丘里施肥器的喉部之间的距离为所述文丘里施肥器的扩散段长度的1/3 1/5。上述一种文丘里施肥器空化发生的监测装置的监测判定方法，其包括以下步骤I)首先对待监测的文丘里施肥器进行标定；①将应变片粘贴在文丘里施肥器的外表面，连接应变片与动态应变仪，连接动态应变仪与监测器，连接压力传感器与监测器；②动态应变仪测量应变片产生的应变，并将应变数据信号传送给监测器，压力传感器采集文丘里施肥器的进出口压力信号，并将进出口压力信号传送给监测器监测器的输入模块采集动态应变仪传送的应变数据信号和压力传感器传送的进出口压力信号，并将应变数据信号和进出口压力信号输入给存储模块；存储模块用来记录并存储文丘里施肥器在一定时间段内采集到的应变数据和压力数据，并将应变数据和压力数据传送给数据处理模块；④数据处理模块利用公式(I)计算该时间段内采集到的应变数据的标准差SD
权利要求
1.一种文丘里施肥器空化发生的监测装置，其特征在于它包括动态应变仪、监测器、应变片和压力传感器； 所述应变片贴在所述文丘里施肥器的外表面，所述应变片通过信号线连接所述动态应变仪，所述动态应变仪通过数据线连接所述监测器，所述监测器还通过数据线连接所述压力传感器，所述压力传感器设置在所述文丘里施肥器的进出口； 所述监测器内预置有输入模块、存储模块、数据处理模块、报警模块和显示模块；所述输入模块的输入端连接所述动态应变仪和压力传感器的输出端，所述输入模块的输出端连接所述存储模块的输入端，所述存储模块的输出端连接所述数据处理模块的输入端，所述数据处理模块的输出端连接所述报警模块和显示模块，所述报警模块的输出端连接所述显示模块。
2.如权利要求1所述的一种文丘里施肥器空化发生的监测装置，其特征在于所述应变片贴在所述文丘里施肥器的扩散段的外表面、靠近喉部的位置。
3.如权利要求2所述的一种文丘里施肥器空化发生的监测装置，其特征在于所述应变片与所述文丘里施肥器的喉部之间的距离为所述文丘里施肥器的扩散段长度的1/3 1/5。
4.一种如权利要求1 3任一项所述文丘里施肥器空化发生的监测装置的监测判定方法，其包括以下步骤 O首先对待监测的文丘里施肥器进行标定； ①将应变片粘贴在文丘里施肥器的外表面，连接应变片与动态应变仪，连接动态应变仪与监测器，连接压力传感器与监测器； ②动态应变仪测量应变片产生的应变，并将应变数据信号传送给监测器，压力传感器采集文丘里施肥器的进出口压力信号，并将进出口压力信号传送给监测器； ③监测器的输入模块采集动态应变仪传送的应变数据信号和压力传感器传送的进出口压力信号，并将应变数据信号和进出口压力信号输入给存储模块；存储模块用来记录并存储文丘里施肥器在一定时间段内采集到的应变数据和压力数据，并将应变数据和压力数据传送给数据处理模块； ④数据处理模块利用公式(I)计算该时间段内采集到的应变数据的标准差SD
5.如权利要求4所述文丘里施肥器空化发生的监测装置的监测判定方法，其特征在于所述步骤I)的步骤⑤中，保持进口压力不变，从大到小改变出口压力，得到10 15组进出口压力差的工况。
6.如权利要求4或5所述文丘里施肥器空化发生的监测装置的监测判定方法，其特征在于所述步骤I)的步骤⑥中，当Hm大于设定值时，表明应变数据标准差急剧增加，该所述设定值的取值范围为15% 30%。
全文摘要
本发明涉及一种文丘里施肥器空化发生的监测装置及监测判定方法，其特征在于它包括动态应变仪、监测器、应变片和压力传感器；应变片贴在文丘里施肥器的外表面，应变片连接动态应变仪，动态应变仪连接监测器，监测器还连接压力传感器，压力传感器设置在文丘里施肥器的进出口；监测器内预置有输入模块、存储模块、数据处理模块、报警模块和显示模块；输入模块的输入端连接动态应变仪和压力传感器的输出端，输入模块的输出端连接存储模块的输入端，存储模块的输出端连接数据处理模块的输入端，数据处理模块的输出端连接报警模块和显示模块，报警模块的输出端连接显示模块。本发明对外部环境要求低，装置体积小、灵敏度高、试验成本低、适用性强、操作便捷，适用于流体机械设备内部空化发生的监测判定。
文档编号G01M99/00GK103018062SQ20121048732
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者严海军, 徐云成, 陈燕 申请人:中国农业大学