专利名称：一种示踪粒子发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种示踪粒子发生器装置，主要用于激光多普勒测速设备(LDV)、粒子图像测速设备(PIV/SPIV)等粒子示踪型激光测量技术提供均匀稳定的示踪粒子，尤其适用于大型复杂设备的流场测量。
背景技术：
我国从国外购置了大量的LDV、PIV和SPIV设备，这类昂贵的激光测量设备都属于粒子示踪型激光测量技术，即它们都要利用示踪粒子测量流动速度。原来随仪器附带的粒子发生器产生的示踪粒子量比较小，不适用大型设备测量；近几年国外的这类仪器制造商也提供能够大量产生粒子的发生器(采用的是压力雾化的原理)，但是价格非常昂贵。国内目前没有专门为这里科学仪器配套研制的示踪粒子发生器，一般借用舞台烟雾发生器，但是它们不能均匀稳定发烟，或者寿命较短。
实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于LDV、PIV和SPIV设备的一种低成本的能够均匀、稳定、大量发烟的示踪粒子发生器，以解决大型设备测量中存在的缺乏合适的示踪粒子发生器的难题。
本实用新型的技术解决方案是一种示踪粒子发生器，其特点在于由加热蒸发器、储液罐及加压泵、混合器及风扇、电源及控制系统组成，电源控制系统分别接加热蒸发器、储液罐、混合器和风扇，为上述部件提供电源；加压泵与储液罐连接，为储液罐加压，储液罐与加热蒸发器连接，加热蒸发器和混合器连接，混合器与风扇连接。当加热蒸发器达到预设温度后，电源及控制系统向加压泵和风扇供电，发烟物料从储液罐经加压泵供给加热蒸发器，汽化后的物料喷入混合器，与风扇送入的冷却空气掺混后，形成烟雾，由通过混合器的喷口喷出。
在所述的混合器上还接有另一路加热器、加压泵和风扇，以构成双路发烟结构，在双路发烟结构中混合器只有一个发烟出口，通过电源及控制系统控制其中任意一路单独工作，或控制两路同时工作。
所述的加热蒸发器采用内外同时加热的方式，内部采用加热棒、外部采用加热片的加热方式，加热蒸发器这样大大增加了加热器的使用寿命的问题，它由金属制成的圆形芯子、内部加热棒、外部加热片、接嘴、喷嘴、隔热石棉和外壳组成；金属芯子内部安装圆形加热棒，外部安装加热片，采用同时加热的方式，内外加热器之间开有螺旋蒸发槽，接嘴安装在芯子左侧，喷嘴安装在螺旋蒸发槽的末端侧壁上，金属芯子与外壳之间填充隔热石棉。
混合器由金属外壳、内部隔板和发烟喷口组成，内外隔板约占三分之二混合器高度，上面开有多个孔，内外隔板安装在混合器底板上，发烟喷口安装在右侧板靠近底部。液体蒸汽与冷却空气在混合器内垂直相交，并在穿孔隔板产生的旋涡作用下，充分掺混，这样有效改善了发烟的不连续性。
所述的控制系统能够对加热温度自动控制，并向加压泵和风扇供电，同时具有超温报警、低温报警和液位报警的功能，它由开关面板、电源及控制电路板、数字式温控表、继电器、温度传感器和液位传感器组成，开关面板和数字式温控表安装在发烟机面板上，继电器、直流电源及控制电路板安装在发烟机底座上，温度传感器安装在加热蒸发器内部，液位传感器安装在储液罐内，相互之间通过电线连接。
本实用新型与现有技术相比的优点在于能够均匀稳定持续地产生示踪粒子，示踪粒子产生量大且连续可调，生成的示踪粒子直径在1-2微米左右，无毒无害，具有工作寿命长、可使用多种原料，以及制造和使用成本低的一系列优点。
图1为本实用新型的组成原理示意图；图2为本实用新型的双路发烟结构的主视图；
图3为本实用新型的混合器内部结构示意图；图4为本实用新型加热蒸发器的内部结构示意图；图5为本实用新型的电源及控制系统的结构原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型由加热蒸发器1、储液罐2、加压泵3、混合器4、风扇5、电源及控制系统6组成，当面板上的电源开关和发烟开关打开后，电源及控制系统5向加热蒸发器1供电，当加热蒸发器1达到预设温度后，电源及控制系统5向加压泵3和风扇5供电，发烟物料从储液罐2经加压泵3供给加热蒸发器1，汽化后的物料喷入混合器4，与风扇5送入的冷却空气掺混后，形成烟雾，由混合器2的喷口喷出。经加热蒸发器1加热汽化后的物料与风扇的冷却空气，是从互相垂直的两个方向进入混合器4的，这样有效提高了发烟质量。发烟量的大小是通过改变面板上发烟旋钮进行控制的。电源及控制系统6相应地改变供给加压泵的电压，以改变进入加热蒸发器1的物料流量，从而实现发烟量的控制。
如图2所示，在双路发烟结构中，可以单独指定某一路发烟，也可让两路同时发烟，同时发烟时需要让两路加热蒸发器1、储液罐2及加压泵3同时工作。
如图3所示，混合器2的设计对于发烟质量有重要影响，本实用新型设计的混合器2的体积不小于整个粒子发生器体积的1/3。混合器4由金属外壳41、内部隔板42和发烟喷口43组成，隔板42约占三分之二混合器高度，上面开有多个孔，孔的尺寸在2cm左右，可根据实际情况进行调整，隔板42直接安装在混合器4的底板上，发烟喷口43安装在右侧板靠近底部。流入的液体蒸汽与冷却空气在混合器内垂直相交，并在穿孔隔板43产生的旋涡作用下充分掺混，这样有效改善了发烟的不连续性。
如图4所示，加热蒸发器1由金属制成的金属圆形芯子11、加热棒12、外部加热片13、接嘴14、喷嘴15、隔热石棉16和外壳17组成，圆形芯子11内部安装圆形加热棒12，外部安装加热片13，采用同时加热的方式，金属圆形芯子11靠近加热棒12的内部开有螺旋蒸发槽18，接嘴14安装在圆形芯子11的左侧，并与螺旋槽蒸发18的左端相接，喷嘴15安装在螺旋蒸发槽18的末端侧壁上，金属圆形芯子11与外壳17之间填充隔热石棉16。
如图5所示，电源及控制系统由开关面板61、电源及控制电路板62、数字式温控表63、继电器64、温度传感器65、液位传感器66组成，开关面板61和数字式温控表63安装在发烟机面板上，继电器64、电源及控制电路板62安装在发烟机底座上，温度传感器65安装在加热蒸发器1内部，液位传感器66安装在储液罐2内，相互之间通过电线连接。当开关面板61上的电源开关打开时，电源及控制电路板62向数字式温控表63供电，数字式温控表63供电自动检测温度传感器的温度值，当其温度值低于设定温度值时，数字式温控表63会控制继电器64吸合，开始向加热蒸发器1供电，当加热蒸发器1的温度升高到设定温度时即可发烟了；此时若打开发烟控制旋钮(电位计)，电源及控制电路板62则向风扇5和加压泵3同时供电，加压泵3的液体会流入加热蒸发器1，此时将开始发烟；发烟量的大小通过调整发烟开关的位置进行调整，当加大烟量时，电源及控制电路板62提高供给加压泵3的输出功率，加压泵3会增加物料的供给量，反之亦然；当加热蒸发器1的温度高于设定温度时，数字式温控表63会控制继电器64断开，反之若加热蒸发器1的温度低于设定温度时，数字式温控表63会控制继电器64吸合，从而控制加热蒸发器1的温度始终在设定温度附近。当某种非正常原因导致加热蒸发器1的温度超过设定温度20度以上，电源及控制电路板控制面板62上的超温指示灯发光，同时电路板上的蜂鸣器会报警，反之，当加热蒸发器1的温度低于设定温度20度以下，电源及控制电路板控制62面板上的低温指示灯发光，同时电路板上的蜂鸣器会报警，当低温指示灯亮时，电源及控制电路板62会自动降低供给加压泵3的功率，降低发烟量；电源及控制电路板62会自动检测储液罐4内液位传感器，当液位低于设定极限时，电源及控制电路板控制面板62上的液位指示灯发光，同时电路板上的蜂鸣器会报警，此时电源及控制电路板62会自动降低供给加压泵的功率，以降低发烟量。
电源及控制电路板62由控制模块、直流电源模块和交流电源模块组成，其中控制模块由温度传感器比较电路、液位传感器比较电路、电位计和蜂鸣器组成，温度传感器比较电路用于比较温度传感器65的输出电压与设定的最高电压(温度上限)和最低电压(温度下限)，若高于上限值则接通超温指示灯(发光二极管)和蜂鸣器，若低于下限值则接通低温指示灯(发光二极管)和蜂鸣器，同时分流供向加压泵3的电流，以降低其功率，减少物料的供给，从而减少发烟量；液位传感器比较电路用于比较液位传感器66的输出电压与设定的最低电压(液位下限)，若低于最低值则则接通液位指示灯(发光二极管)和蜂鸣器。
权利要求1.一种示踪粒子发生器，其特征在于由加热蒸发器、储液罐及加压泵、混合器及风扇、电源及控制系统组成，电源控制系统分别接加热蒸发器、储液罐、混合器和风扇，为上述部件提供电源；加压泵与储液罐连接，为储液罐加压，储液罐与加热蒸发器连接，加热蒸发器和混合器连接，混合器与风扇连接。
2.根据权利要求1所述的示踪粒子发生器，其特征在于在所述的混合器上还接有另一路加热器、加压泵和风扇，以构成双路发烟结构，在双路发烟结构中混合器只有一个发烟出口，通过电源及控制系统控制其中任意一路单独工作，或控制两路同时工作。
3.根据权利要求1或2所述的示踪粒子发生器，其特征在于所述的加热蒸发器由金属制成的圆形芯子、内部加热棒、外部加热片、接嘴、喷嘴、隔热石棉和外壳组成，金属芯子内部安装圆形加热棒，外部安装加热片，采用同时加热的方式，内外加热器之间开有螺旋蒸发槽，接嘴安装在芯子左侧，喷嘴安装在螺旋蒸发槽的末端侧壁上，金属芯子与外壳之间填充隔热石棉。
4.根据权利要求1或2所述的示踪粒子发生器，其特征在于所述的混合器由金属外壳、内部隔板和发烟喷口组成，内部隔板占三分之二混合器高度，上面开有多个孔，内部隔板安装在混合器底板上，发烟喷口安装在右侧板靠近底部。
5.根据权利要求1或2所述的示踪粒子发生器，其特征在于所述的电源及控制系统由开关面板、电源及控制电路板、数字式温控表、继电器、温度传感器和液位传感器组成，开关面板和数字式温控表安装在发烟机面板上，继电器、电源及控制电路板安装在发烟机底座上，温度传感器安装在加热蒸发器内部，液位传感器安装在储液罐内，相互之间通过电线连接。
专利摘要一种示踪粒子发生器，主要用于激光多普勒测速设备(LDV)、粒子图像测速设备(PIV/SPIV)等粒子示踪型激光测量技术提供均匀稳定的示踪粒子，尤其适用于大型复杂设备的流场测量。其特点在于由加热蒸发器、储液罐及加压泵、混合器及风扇、电源及控制系统组成，电源控制系统分别接加热蒸发器、储液罐、混合器和风扇，为上述部件提供电源；加压泵与储液罐连接，为储液罐加压，储液罐与加热蒸发器连接，加热蒸发器和混合器连接，混合器与风扇连接。其优点是，能够均匀稳定持续地产生示踪粒子，示踪粒子产生量大且连续可调，生成的示踪粒子直径在1－2微米左右，无毒无害，具有工作寿命长、可使用多种原料，以及使用成本低的一系列优点。
文档编号G01P5/20GK2852136SQ20052002318
公开日2006年12月27日 申请日期2005年8月19日 优先权日2005年8月19日
发明者刘宝杰, 张良, 李春扬 申请人:北京航空航天大学