专利名称：压差式动态风速测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测量流体的速度技术领域，具体涉及到通过测量流体中压差。
对于大型建筑、高层建筑、飞行器等的设计都需要做风洞试验，而风速的动态测量是其中的必要措施。目前测量风洞中的风速主要采用热线风速测试仪，通过测量热变量来测量风速，这种测量仪器使用一种特殊的金属线，对其加热，不同的风速会耗散不同的热量，根据此原理来得到风速。其中的金属热线很脆，易损坏，该测试仪器的动态响应速度太慢，而且整套测量系统成本过高。
本实用新型的目的在于克服上述风速测试仪的缺点，提供一种成本低，动态响应速度快，操作方便的压差式动态风速测试仪。
为达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是它包括1～8个风速探针，该风速探针可感受流过其表面风速的动静压差信号，转换成电信号输出。它包括1～8个与风速探针相对应的放大及电流传输电路，输入端接风速探针的输出端，将风速探针输出的电信号进行放大，再进行二线制电流传输后输出。它包括1～8个与放大及电流传输电路相对应的电流电压转换电路该电路的输入端接放大及电流传输电路，将放大及电流传输电路输出的电流信号转换成电压信号输出。它包括A／D及数字传输电路，输入端接电流电压转换电路，将电流电压转换电路输出的电压信号转换成数字信号输出。它包括电源电路，输入端接外接电源，输出端接放大及电流传输电路、电流电压转换电路、A／D及数字传输电路，为上述三电路提供工作电源。它还包括计算机，其串行口接A／D及数字传输电路，对A／D及数字传输电路输出的数字信号进行数据处理，动态显示出计算结果，并对A／D及数字传输电路进行控制。
本实用新型的风速探针为在壳体的一端设加工有动压取压通孔的堵头、另一端设装有电子元件的线路板，在壳体内设有微压差传感器，在壳体内微压差传感器与线路板之间设置有密封块，在微压差传感器与密封块之间的壳体上加工有静压取压通孔。
本实用新型风速探针的动压取压通孔的孔径为1～2mm，静压取压通孔有4～8偶数个孔，其孔径为0．5～1mm，排列在微压差传感器与密封块之间的壳体径向上。
本实用新型与热线风速测试仪相比，具有成本低、动态响应速度快、操作方便等优点，可在风洞中用于量测风速。
图1是本实用新型的电气原理方框图。
图2是本实用新型风速探针的结构示意图。
图3是本实用新型一个实施例的放大及电流传输电路图。
图4是本实用新型一个实施例的信号数字化处理电路图。
设计人给出本实用新型第一个实施例，在本实施例中采用一个风速探针、一个放大及电流传输电路、一个电流电压转换电路，与电源电路、A／D及数字传输电路、计算机连接构成。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。
在图1中风速探针感受风速的动态压力与静态压力之差，转换成电信号，输出到放大及电流传输电路，电源电路向放大及电流传输电路提供直流电源，以及为整机提供工作电源，放大及电流传输电路将输入的电信号转化为二线制电流信号后作远距离无干扰传输，输出到电流电压转换电路转换为电压信号，然后输出到A／D及数字传输电路，进行A／D转换，转换成数字信号，输出到计算机进行运算处理，显示出动态风速，计算机向A／D及数字传输电路发送指令信号。
在图2中，本实施例的风速探针由壳体6、堵头7、微压差传感器2、线路板4、密封块5联接构成。在壳体6内的左端安装有堵头7右端安装有线路板4，线路板4上安装有电子元件，在壳体6内堵头7的一侧安装有微压差传感器2，微压传感器2的型号为SMI5552微压差传感器2与线路板4之间安装有密封块5，在微压差传感器2与密封块5之间的壳体6上径向对称地加工有四个静压取压通孔3，静压取压通孔3的孔径为1mm，在堵头7的中心线加工有动压取压通孔1，动压取压通孔1的孔径为1mm，微压差传感器2感受风洞中高速空气流过风速探针表面的静压与动压之压差信号，将压差信号转换成电信号输出到放大及电流传输电路。
在图3中，本实施例的放大及电流传输电路由集成电路AD693、R1、C1、C2、电位器P1连接构成。集成电路AD693的正相输入端17脚接风速探针微压差传感器2的信号输出正端4脚、反相输入端18脚接风速探针微压差传感器2的信号输出负端1脚，C1的两端接微压差传感器2的电源端，C2的一端接集成电路AD693的电信号输出7脚、另一端接集成电路AD693的直流电源输入9脚，电位器P1的一端接集成电路AD693的基准电压14脚、另一端和可调端通过R1接集成电路AD693的量程调节15脚。放大及电流传输电路将微压差传感器2输出的电信号进行放大，再进行二线制电流传输，输出到电流电压转换电路。
在图4中，本实施例的电源电路由电源模块HAS24-10-W、熔断器FU、三端稳压块7805、三端稳压块7812、C11、C12、电解电容E1～电解电容E4、发光二极管L1连接构成。电源模块HAS24-10-W的输入端通过熔断器FU接220V交流电、一输出端接三端稳压块7812的输入端、另一输出端接三端稳压块7805的输入端、还有一输出端通过发光二极管L1接放大及电流传输电路集成电路AD693的电源输入9脚，电源模块HAS24-10-W将220V交流电变为24V直流电，三端稳压块7812的输出端接电流电压转换电路，为该电路提供12V直流电源，三端稳压块7805的输出端接A／D及数字传输电路，为该电路提供5V直流电源，发光二极管L1用于指示电源电路是否为放大及电流传输电路提供电源，其发光亮度随风洞中的风速而变化。电解电容E2为三端稳压块7812稳压前滤波电容，C11和电解电容E1为三端稳压块7812稳压后的滤波电容，E3为电源模块HAS24-10-W滤波电容，C12和电解电容E3为三端稳压块7805稳压前的滤波电容，电解电容E4为三端稳压块7805稳压后的滤波电容。
本实施例的电流电压转换电路由运算放大器TLV2264、电位器P2连接构成，运算放大器TLV2264的正相输入端接电位器P2的一端和放大及电流传输电路集成电路AD693的电流信号输出7脚、反相输入端接输出端、输出端接A／D及数字传输电路。电流电压转换电路将电流信号转换成电压信号输出到A／D及数字传输电路。
本实施例的A／D及数字传输电路由单片机89C51、A／D转换器MAX197、电平转换器MAX202、R2、振荡器XTAL、C3～C10、电解电容E5～电解电容E7连接构成。A／D转换器MAX197的模拟量输入16脚接电流电压转换电路运算放大器TLV2264的输出端、数据口D0～D7和写控制3脚及读控制4脚分别接单片机89C51的数据口D0～D7和写控制16脚及读控制17脚、转换结束信号24脚和高低字节选择信号5脚接单片机89C51的12脚和13脚，电解电容E6和C8是A／D转换器MAX197+5V电源的滤波电容，C7是A／D转换器MAX197内部基准调节端的滤波电容，电解电容E7是A／D转换器MAX197内部基准的滤波电容，单片机89C51的振荡信号输入18和19脚接由振荡器XTAL与C9和C10连接的振荡电路、复位9脚接电解电容E5与R2连接的复位电路、发送11脚接电平转换器MAX202的数字电平输入10脚、接收10脚接电平转换器MAX202的数字电平输出9脚。C3、C4、C5、C6是电平转换器MAX202所需的外部电容，电平转换器MAX202用于把数字电平转化为RS232电平，并把RS232转换成数字信号。A／D转换器MAX197将来自电流电压转换电路的电压信号转换成数字信号，输出到单片机89C51，单片机89C51立即通过串行发送11脚发送数据，经由插座4PIN送入计算机的RS232串行口，计算机即可进行数据换算并实时动态显示出风速，计算机通过RS232串行口，经由插座4PIN向单片机89C51发送控制命令。
设计人给出了本实用新型第二个实施例，本实施例采用四个风速探针、四个放大及电流传输电路、四个电流电压转换电路，与电源电路、A／D及数字传输电路、计算机连接构成。每个风速探针、放大及电流传输电路、电流电压转换电路的结构以及元器件的连接关系与第一个实施例相同，四个放大及电流传输电路的输入端分别接四个风速探针的输出端、输出端分别接四个电流电压转换电路的输入端，四个电流电压转换电路的输出端接A／D及数字传输电路A／D转换器MAX197的16～19脚。其它电路以及上述电路的连接关系与第一个实施例完全相同。
设计人给出了本实用新型第三个实施例，本实施例采用八个风速探针，八个放大及电流传输电路、八个电流电压转换电路，与电源电路、A／D及数字传输电路、计算机连接构成。每个风速探针、电流电压转换电路的结构以及元器件的连接关系与第一个实施例相同。八个放大及电流传输电路的输入端分别接八个探针的输出端、输出端分别接八个电流电压转换电路的输入端，八个电流电压转换电路的输出端接A／D及数字传输电路A／D转换器MAX197的16～23脚。其它电路以及与上述电路的连接关系与第一个实施例完全相同。
设计人给出了本实用新型第四个实施例，在本实施例中，风速探针的动压取压通孔1的孔径为2mm，在壳体6上对称地加工8个静压取压通孔3，静压取压通孔3的孔径为0．5mm。其它电路元器件的连接关系、电路与电路的连接关系与第一个实施例相同。
根据上述原理，还可设计出另外一种具体结构的压差式动态风速测试装置。
权利要求1．一种压差式动态风速测试装置，其特征在于它包括1～8个风速探针，该风速探针可感受流过其表面风速的动静压差信号，转换成电信号输出；1～8个与风速探针相对应的放大及电流传输电路，输入端接风速探针的输出端，将风速探针输出的电信号进行放大，再进行二线制电流传输后输出；1～8个与放大及电流传输电路相对应的电流电压转换电路该电路的输入端接放大及电流传输电路，将放大及电流传输电路输出的电流信号转换成电压信号输出；A／D及数字传输电路，输入端接电流电压转换电路，将电流电压转换电路输出的电压信号转换成数字信号输出；它包括电源电路，输入端接外接电源，输出端接放大及电流传输电路、电流电压转换电路、A／D及数字传输电路，为上述三电路提供工作电源；它还包括计算机，其串行口接A／D及数字传输电路，对A／D及数字传输电路输出的数字信号进行数据处理，动态显示出计算结果，并对A／D及数字传输电路进行控制。
2．按照权利要求1所述的压差式动态风速测试装置，其特征在于所说的风速探针为在壳体(6)的一端设加工有动压取压通孔(1)的堵头(7)、另一端设装有电子元件的线路板(4)，在壳体(6)内设有微压差传感器(2)，在壳体(6)内微压差传感器(2)与线路极(4)之间设置有密封块(5)，在微压差传感器(2)与密封块(5)之间的壳体(6)上加工有静压取压通孔(3)。
3．按照权利要求2所述的压差式动态风速测试装置，其特征在于所说动压取压通孔(1)的孔径为1～2mm；所说的静压取压通孔(3)有4～8偶数个孔，其孔径为0．5～1mm，排列在微压差传感器(2)与密封块(5)之间的壳体(6)径向上。
专利摘要一种压差式动态风速测试装置,它包括1～8个风速探针、1～8个与风速探针相对应的放大及电流传输电路、1～8个与放大及电流传输电路相对应的电流电压转换电路、A/D及数字传输电路、电源电路及计算机,它具有成本低、动态响应速度快、操作方便等优点,可在风洞中用于测量风速。
文档编号G01P5/14GK2416506SQ0022630
公开日2001年1月24日 申请日期2000年4月19日 优先权日2000年4月19日
发明者徐明龙, 谢壮宁 申请人:西安交通大学