流速自动化测量装置及测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种流速自动化测量装置及测量方法，该装置包括释放管、公共探针和剂料仓，所述剂料仓前端与释放管连通，释放管底部设有电磁开关，剂料仓后端装有公共探针和检测探针，公共探针与控制器信号低电平相连，检测探针与控制器信号高电平相连。本发明的流速测量装置，通过监测公共探针与检测探针之间电导率的变化获取水流运动时间，进而计算水流流速，测量装置自动化程度高，且装置结构巧妙、成本低；本发明的流速测量方法，释放管释放高浓度电离试剂，致使检测探针与公共探针之间电导率变化，获得电离试剂在一定距离上所用时间，从而计算电离试剂运动速度，即对应水流流速，具有测量精度高、稳定性好等优点。
【专利说明】
流速自动化测量装置及测量方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及流速自动化测量装置及测量方法，属于流速测量领域。
【背景技术】
[0002] 流速是描述水流运动特性的基本参量，在实验室里，其是模型验证、工况试验或方 案比选等过程中的必测参量。常有流速测量方法有毕托管、微型旋桨流速仪、超声波多谱勒 流速仪(ADV)、热线热膜流速仪(HWFA)、激光多谱勒流速仪（LDV/LDA)、粒子图像测速仪 (PIV)和表面流场图像测速仪(RMSIV)等。由于40￥、丽11^/〇从、？1￥、1^1￥等仪器操作复 杂、价格昂贵，难以大规模应用；另外一方面，毕托管自动化程度低，而微型旋桨流速仪又易 受水质干扰，测量精度有限，因此，迫切需要同时兼顾测量精度及操作性的流速新方法。
【发明内容】
[0003] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种流速测量装置及测 量方法，通过测量公共探针和检测探针之间电导率的变化间接测量出水流流速，装置自动 化程度高。
[0004] 技术方案:为解决上述技术问题，本发明的一种流速测量装置，包括释放管、公共 探针和剂料仓，所述剂料仓前端与释放管连通，释放管底部设有电磁开关，剂料仓后端装有 公共探针和检测探针，公共探针与控制器信号低电平相连，检测探针与控制器信号高电平 相连。
[0005] 作为优选，所述释放管为中空结构，外径3-5_，内径1-2_，与剂料仓相通，剂料仓 顶部设注剂孔。
[0006] 作为优选，所述检测探针为n个，n为大于1的偶数，公共探针与检测探针中心位于 同一条直线，n个检测探针沿释放管与公共探针中心连线对称布置，相邻检测探针间隔或检 测探针与公共探针间隔均相等。
[0007] 作为优选，所述公共探针和所有检测探针材质为不锈钢，外径l_3mm。
[0008] 作为优选，所述释放管布置水流运动方向上游，公共探针布置在水流运动方向下 游，公共探针与释放管之间的距离为L，L等于2-3倍释放管外径，其中L不少于6_;公共探针 和检测探针长度相等，比释放管长L。
[0009] 作为优选，所述n的取值为2,2个检测探针分别为左检测探针和右检测探针，控制 器控制左检测探针和右检测探针不同时导通，以防止因水质导致左检测探针和右检测探针 电位不同引起的电流运动，影响检测探针与公共探针之间电导率的监测。
[0010] 作为优选，所述n取值为大于2的偶数，检测探针与公共探针导通时间为At:
[0011] A t〈L/Vmax/n/2
[0012] Vmax为待测量水流最大流速；
[0013]检测探针编号，奇数号位于公共探针左侧并按从左至右依次增大编号，偶数号为 公共探针右侧并按从左至右依次增大编号，自距离公共探针最近的奇数号检测探针开始， 依次导通检测探针与公共探针。
[0014] -种上述的流速测量装置的测量方法，包括以下步骤：
[0015] 1)将释放管、公共探针、n个检测探针置于待测流速位置，释放管位于公共探针上 游，剂料仓高于水面，检测探针之间的距离A L;
[0016] 2)配置高浓度电离试剂，浓度不低于50%，并注入剂料仓；
[0017] 3)控制器控制释放管下端开关打开，流出电离试剂，0.5秒后自动关闭，记录开关 开启时间To;
[0018] 4)控制器监测n个检测探针与公共探针之间的电导率，n个检测探针与公共探针之 间的初始电导率Gi、G2、，，，、Gn，当电离试剂流经第m个检测探针时，电导率6?将发生改变，记 录对应时间为T 1;检测探针与公共探针的距离为Lm;
[0019] 5)则释放管1与公共探针2之间的流速和方向分为：
[0020] V = yjLrn, -!- L： !(T\ ~T()) a = arctan(Lm/L)
[0021 ]有益效果:本发明的流速测量装置，通过测量公共探针和检测探针之间电导率的 变化测量出水流时间，进而测量出水流流速，测量过程均通过控制器自动完成，装置自动化 程度高，而且本装置结构巧妙，成本低;本发明的流速测量装置的测量方法，利用高浓度电 离试剂从释放管释放，高浓度电离试剂经过检测探针与公共探针之间导致电导率变化，从 而测量出电离试剂在一定距离上所用的时间，测量出电离试剂的流速，测量精度高。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的主视结构示意图。
[0023]图2为本发明的释放管、公共探针和检测探针的位置示意图。
[0024]图3为本发明的测试结构示意图。
【具体实施方式】
[0025] 如图1至图3所示，本发明的一种流速测量装置，包括释放管1、公共探针2和剂料仓 5，所述剂料仓5前端与释放管1连通，释放管1底部设有电磁开关，剂料仓5后端安装有公共 探针2和检测探针3,公共探针2与控制器6信号低电平相连，检测探针3与控制器信号高电平 相连。
[0026] 在本发明中，所述释放管1为中空结构，外径3-5_，内径1-2_，与剂料仓5相通，剂 料仓5顶部设注剂孔。所述检测探针有5个，公共探针2和6个检测探针位于同一直线上，6个 检测探针沿释放管1与公共探针2中心连线对称布置，相邻检测探针3间隔或检测探针3与公 共探针2间隔均相等。
[0027] 在本发明中，所述公共探针2、检测探针材质为不锈钢，外径l_3mm，所述释放管布 置水流运动方向上游，公共探针2布置在水流运动方向下游，所述公共探针2与释放管1距离 为L，L等于2-3倍释放管1外径，其中L不少于6mm;公共探针2、和所有的检测探针长度相等， 比释放管1长L。
[0028] 在本发明中，所述n的取值为2,2个检测探针分别为左检测探针和右检测探针，控 制器控制左检测探针和右检测探针不同时导通，以防止因水质导致左检测探针和右检测探 针电位不同引起的电流运动，影响检测探针与公共探针之间电导率的监测。
[0029] 在本发明中，所述n取值也可以为大于2的偶数，检测探针与公共探针导通时间为 At:
[0030] A t<L/Vmax/n/2
[0031] Vmax为待测量水流最大流速；
[0032] 检测探针编号，奇数号位于公共探针左侧，偶数号为公共探针右侧，自距离公共探 针最近的奇数号检测探针开始，依次导通检测探针与公共探针。例如从最左端依次编号1、 3、5、2、4、6，从第五号检测探针导通，然后按照2、4、6、1、3、5循环依次导通检测探针与公共 探针。
[0033] -种上述的流速测量装置的测量方法，包括以下步骤：
[0034] 1)将释放管1、公共探针2、6个检测探针置于待测流速位置，释放管1处于公共探针 2上游，剂料仓5高于水面，以便试剂在重力作用下自动从释放管1中流出；
[0035] 2)配置高浓度电离试剂(如盐水），浓度不低于50%，并注入剂料仓5;
[0036] 3)控制器6控制释放管1下端电磁阀打开，流出电离试剂，0.5秒后自动关闭，记录 电磁阀开启时间To;
[0037] 4)控制器6检测6个检测探针分别与公共探针2之间的电导率，检测探针与公共探 针2之间的初始电导率6 1、62、63、64、65、66，检测探针与公共探针均匀分布，相邻之间的距离 为A L，当电离试剂流经检测探针与公共探针2之间时，当电离试剂流经编号为第5个检测探 针时，电导率G3将发生改变，记录对应时间为T 1;检测探针与释放管1之间的距离Lm;
[0038] 5)则释放管1与公共探针2之间的流速和方向为：
[0039] r =」Ll+L2/(T[-T0y a = arctan(Lm/L)0
[0040] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 流速测量装置，其特征在于:包括释放管、公共探针和剂料仓，所述剂料仓前端与释 放管连通，释放管底部设有电磁开关，剂料仓后端装有公共探针和检测探针，公共探针与控 制器信号低电平相连，检测探针与控制器信号高电平相连。2. 根据权利要求1所述的流速测量装置，其特征在于:所述释放管为中空结构，外径3- 5mm，内径l-2mm，与剂料仓相通，剂料仓顶部设注剂孔。3. 根据权利要求1所述的流速测量装置，其特征在于:所述检测探针为n个，n为大于1的 偶数，公共探针与检测探针中屯、位于同一条直线，n个检测探针沿释放管与公共探针中屯、连 线对称布置，相邻检测探针间隔或检测探针与公共探针间隔均相等。4. 根据权利要求3所述的流速测量装置，其特征在于:所述公共探针和所有检测探针材 质为不诱钢，外径l-3mm。5. 根据权利要求3或4所述的流速测量装置，其特征在于:所述释放管布置水流运动方 向上游，公共探针布置在水流运动方向下游，公共探针与释放管之间的距离为L，L等于2-3 倍释放管外径，其中L不少于6mm;公共探针和检测探针长度相等，比释放管长L。6. 根据权利要求3所述的流速测量装置，其特征在于:所述n的取值为2，2个检测探针分 别为左检测探针和右检测探针，控制器控制左检测探针和右检测探针不同时导通。7. 根据权利要求3所述的流速测量装置，其特征在于:所述n取值为大于2的偶数，检测 探针与公共探针导通时间为A t: A t<L/Vmax/n/2 Vmax为待测量水流最大流速； 检测探针编号，奇数号位于公共探针左侧并按从左至右依次增大编号，偶数号为公共 探针右侧并按从左至右依次增大编号，自距离公共探针最近的奇数号检测探针开始，依次 导通检测探针与公共探针。8. -种如权利要求7所述的流速测量装置的测量方法，其特征在于:包括W下步骤： 1) 将释放管、公共探针、n个检测探针置于待测流速位置，释放管位于公共探针上游，剂 料仓高于水面，检测探针之间的距离A L 2) 配置高浓度电离试剂，浓度不低于50 %，并注入剂料仓； 3) 控制器控制释放管下端开关打开，流出电离试剂，0.5秒后自动关闭，记录开关开启 时间To; 4) 控制器监测n个检测探针与公共探针之间的电导率，n个检测探针与公共探针之间的 初始电导率Gi、G2、，，，、Gn，当电离试剂流经第m个检测探针时，电导率Gm将发生改变，记录对 应时间为Tl;检测探针与公共探针的距离为Lm; 5) 刚経放管1与公共探针2之间的流速V和方向a分为：O =曰ret曰n(Lm/L) D
【文档编号】G01P5/08GK105911306SQ201610304599
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】陈红, 闫静, 陈珺, 房世龙, 鲁娟娟, 嵇阳, 刘全帅
【申请人】河海大学