专利名称：气流检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气流检测系统，尤其是涉及一种在大空间及具有机架和外壳的数据空间中用于检测气流的装置，该电机架和外壳用于容纳数据处理，网络以及电信设备。
背景技术：
设备外壳和机架用作容纳电子设备，例如数据处理、网络和电信设备，已使用多年。这类机架通常用于在大的设备间和数据中心容纳和排列设备。在一些实施方案中，设备存储机架可以开放式的配置，也可以容纳在机架外壳中，尽管当提到机架时，可以包括外壳。多年以来，人们开发了多个不同的标准来使得设备制造商设计可安装机架上的设备，这种设备可以安装在由不同制造商生产的标准机架上。标准机架典型地包括前置安装轨道，多个电子设备单元安装在其上，例如服务器和CPU，安装和垂直叠放在机架内。典型的工业标准机架大约为6到6. 5英尺高，约24英寸宽，和约40英寸深。这种机架通常被称之为“十九英寸”机架，由电子工业协会的EIA-310-D标准进行定义。管理系统被开发出来用于管理容纳有机架的数据中心的配电以及冷却系统。本发明的受让人，American Power Conversion Corporation of West Kingston,罗德岛，提供了这样的管理系统，称之为InfraStruXuretTMr ISX")管理器，其专门设计用于大型数据中心运彳丁的控制。机架安装的设备所产生的热量对于设备元件的性能，可靠性以及使用寿命具有不利的影响。特别是，容纳在外壳内的机架安装的设备，可能会在运行过程中受到由外壳限定所产生的积累的热和热场的影响而变得脆弱。机架设备产生的热量取决于驱动机架设备在运行过程中所用的电量。而且，电子设备的用户可以根据其需求的改变和新的需求开发而增加，去除，以及重新排布机架安装组件。以前，在一些配置中，通过提供具有计算机室的空调("CRAC")单元的数据中心冷却系统来使数据中心降温。这些CRAC单元从单元的前面吸入热空气，再向上向数据中心房间的房顶输出冷却的空气。在一些实施方案中，CRAC单元从数据中心房间的房顶附近吸入热空气，再在活动地板下面释放冷却的空气输送至设备机架的前面。在其它实施方案中，CRAC单元可以是模块化的和可扩展的，这样这些单元可以根据数据中心内的冷却需要来配置在数据中心内的任何地方。在一些配置中，机架安装设备典型的冷却自身的方式是从机架的前面或空间入口侧吸入空气，吸入的空气流过其组件，然后从机架的后面或通风侧排出空气。在一个实施方案中，吸入的空气从“冷”通道穿过设备机架，“冷”通道典型地位于设备机架的前面。被加热的空气从机架的“热”或“暖”通道排出设备机架，“热”或“暖”通道典型地位于设备机架的背面。由于机架安装组件的不同类型，以及机架和外壳的不同的配置，气流需要可能会有很大的不同。操作员根据气流速度的测量来评价冷却的需求是否满足数据中心的需要。测量气流速度有很多已知的方法。例如可以使用风速计，但是其不能显示气流的方向。而且，在气流小于3mph，风速计不是非常有用。已知的还有在设备机架工业中使用加热线来测量气流。与风速计一起，加热线可以确定气流的方向，但是其在慢的气流中无效。其它已知的方法也存在与风速计和加热线相同的缺陷。
发明内容本发明所披露的一个方面是关于气流检测装置，其包括至少一个枢轴杆，铰链连接到至少一个枢轴杆的第一叶片部分，以及铰链连接到至少一个枢轴杆的第二叶片部分。其配置为，第一叶片部分铰链连接到至少一个枢轴杆的一侧，以及第二叶片部分铰链连接到至少一个枢轴杆的相对一侧，这样第一叶片部分和第二叶片部分基本上位于一个共同的平面上。气流检测装置还包括与第一叶片部分和第二叶片部分耦合的第一传感器组件。当第一叶片部分和第二叶片部分中的一个受气流的影响而相对第二叶片部分和第一叶片部分中的另一个发生移动时，第一传感器组件产生信号。该气流检测 装置进一步包括控制模块，其连接至少到一个枢轴杆，以及耦合于第一传感器组件，用于从第一 传感器组件接收信号。控制模块基于来自所述第一传感器组件的信号确定气流的方向和流量。气流检测装置的实施方案可以包括提供第一传感器组件，其具有连接于第一叶片部分和第二叶片部分的主带，和耦合于主带和控制模块的至少一个应变计。主带具有一个具有增大的端部和狭窄中间部的主体。其中至少一个应变计连接于所述主体的狭窄中间部。在一些实施方案中，控制模块包括微处理器，电池和无线电收发器。每一个第一叶片部分和第二叶片部分都包括一根线，其具有连接于叶片部分的第一端，和配置具有小孔尺寸的容纳至少一个枢轴杆的第二端。气流检测装置还可以包括铰链连接于至少一个枢轴杆的第三叶片部分，铰链连接于至少一个枢轴杆的第四叶片部分，其配置为，第三叶片部分铰链连接到至少一个枢轴杆的一侧，以及第四叶片部分铰链连接到至少一个枢轴杆的相对一侦牝这样第三叶片部分和第四叶片部分基本上位于一个共同的平面上，该平面基本垂直于由第一叶片部分和第二叶片部分形成的平面，以及与第三叶片部分和第四叶片部分耦合的第二传感器组件。当第三叶片部分和第四叶片部分中的一个受气流的影响而相对第四叶片部分和第三叶片部分的另一个发生移动时，第二传感器组件产生信号。每一个第三叶片部分和第四叶片部分都包括一根线，其具有连接于叶片部分的第一端，和配置具有小孔尺寸的容纳至少一个枢轴杆的第二端。该气流检测装置进一步包括铰链连接于至少一个枢轴杆的第五叶片部分，铰链连接于至少一个枢轴杆的第六叶片部分，其配置为，第五叶片部分铰链连接到至少一个枢轴杆的一侧，以及第六叶片部分铰链连接到至少一个枢轴杆的相对一侦牝这样第五叶片部分和第六叶片部分基本上位于一个共同的平面上，该平面基本垂直于由第一叶片部分和第二叶片部分形成的平面以及由第三叶片部分和第四叶片部分形成的平面，所述气流检测装置还可以包括与第五叶片部分和第六叶片部分耦合的第三传感器组件。当第五叶片部分和第六叶片部分中的一个受气流的影响而相对第五叶片部分和第六叶片部分中的另一个发生移动时，第三传感器组件产生信号。每一个第五叶片部分和第六叶片部分都包括一根线，其具有连接于叶片部分的第一端，和配置具有小孔尺寸的第二端，用于容纳此处至少一个枢轴杆。每一个第一叶片部分和第二叶片部分由轻量材料来制造，包括巴沙木。本发明的另一个发明点是关于气流检测装置，其包括控制模块，与控制模块耦合的第一叶片组件，用于检测沿X轴的气流，与控制模块耦合的第二叶片组件，用于检测沿Y轴的气流，以及与控制模块耦合的第三叶片组件，用于检测沿Z轴的气流。每个第一，第二和第三叶片组件包括传感器，耦合于控制模块。每个传感器用于当对应的叶片部分因气流变形时产生信号。控制模块基于来自叶片组件的传感器产生的信号确定气流的方向和流
量。 气流检测装置的实施方案包括提供每一个都具有至少一个枢轴杆的叶片组件，第一叶片组件铰链连接至至少一个枢轴杆，第二叶片组件铰链连接到至少一个枢轴杆。其配置为，第一叶片部分铰链连接到至少一个枢轴杆的一侧，以及第二叶片部分铰链连接到至少一个枢轴杆的相对一侧，这样第一叶片部分和第二叶片部分基本上位于一个共同的平面上。每一个第一叶片部分和第二叶片部分都包括一根线，其具有连接于叶片部分的第一端，和配置具有小孔尺寸的容纳至少一个枢轴杆的第二端。至少一个传感器包括连接至第一叶片部分和第二叶片部分的主带，以及至少一个耦合于主带和控制模块的应变计。主带具有一个具有增大的端部和狭窄中间部的主体。所述至少一个应变计连接于所述主体的狭窄中间部。控制模块包括微处理器，电池和无线电收发器。每一个第一叶片部分和第二叶片部分由轻量材料来制造，包括巴沙木。本发明所披露的另一个方面涉及空气遏制系统，其包括限定空气遏制区域的平面，以及与平面相耦合的气流检测装置。在一个实施方案中，空气检测装置包括控制模块，与控制模块耦合的第一叶片组件，用于检测通过X轴的气流，与控制模块耦合的第二叶片组件，用于检测通过Y轴的气流，以及与控制模块耦合的第三叶片组件，用于检测通过Z轴的气流。每个第一，第二和第三叶片组件包括传感器，耦合于控制模块。每个传感器用于当对应的叶片部分被气流变形时产生信号。控制模块基于来自叶片组件的传感器产生的信号确定气流的方向和流量。所述系统的实施方案进一步包括用于控制气流进出空气遏制区域的装置。用于控制气流的装置包括至少一个冷却单元，用于在空气遏制区域内冷却空气，至少一个冷却单元包括风扇，耦合于气流检测组件的控制器，和至少一个冷却单元。控制器用于根据测量的参数来操作至少一个冷却单元的风扇。气流检测装置的每一个第一叶片部分和第二叶片部分都包括一根线，其具有连接于叶片部分的第一端，和配置具有小孔尺寸的容纳至少一个枢轴杆的第二端。至少一个传感器包括连接至第一叶片部分和第二叶片部分的主带，以及至少一个耦合于主带和控制模块的应变计。本发明所披露的另一个方面涉及在空间中检测气流的方法。在一些实施方案中，该方法包括将装置置于空间中，该装置能够检测至少三个方向的气流，以及速度低于O. 5mph的气流。该方法的实施方案包括提供一种装置，其包括至少一个枢轴杆，铰链连接到至少一个枢轴杆的第一叶片组件，铰链连接到至少一个枢轴杆的第二叶片组件。其配置为，第一叶片部分铰链连接到至少一个枢轴杆的一侧，以及第二叶片部分铰链连接到至少一个枢轴杆的相对一侧，这样第一叶片部分和第二叶片部分基本上位于一个共同的平面上。该装置还包括与第一叶片部分和第二叶片部分耦合的第一传感器组件。当第一叶片部分和第二叶片部分中的一个受气流的影响而相对第二叶片部分和第一叶片部分的另一个发生移动时，所述第一传感器组件产生信号。该装置还包括控制模块，其连接至少一个枢轴杆，以及耦合于第一传感器组件，用于从第一传感器组件接收信号。控制模块用于确定气流的方向和流量。在另一个实施方案中，该装置包括控制模块，与控制模块耦合的第一叶片组件，用于检测通过X轴的气流，与控制模块耦合的第二叶片组件，用于检测通过Y轴的气流，以及与控制模块耦合的第三叶片组件，用于检测通过Z轴的气流。每个第一，第二和第三叶片组件包括传感器，耦合于控制模块。每个传感器用于当对应的叶片部分被气流变形时产生信号。控制模块基于来自叶片组件的传感器产生的信号确定气流的方向和流量。本发明所披露的内容将通过阅读下文的附图，详细说明以及附图而更充分的理解。
在附图中，在不同附图中每个相同或基本相同的部件都用相同的数字来表示。为简洁起见，并不是每个部件每个附图中都标示出来。为更好的理解本发明的内容，以下结合标记对附图进行参考说明，其中 图I示出的使用本发明的一个实施方案的气流检测装置的数据中心的部分的俯视不意图；图2示出的是本发明的一个实施方案的气流检测装置的透视图；图3示出的是图2中气流检测装置的分解透视图；图4示出的图2和3中的气流检测装置的传感器组件和叶片的截面图；图5是图4中传感器部分的俯视图；图6示出的是本发明实施方案中传感器组件中所用的桥接电路的示意图；图7示出的是本发明的一个实施方案的气流检测装置的方框图；图8A和8B示出的是本发明另一个实施方案的气流检测装置截面示意图；图9示出的是本发明另一个实施方案的气流检测装置截面示意图；图10A，IOB和IOC示出的是本发明另一个实施方案的气流检测装置示意图。
具体实施方式
出于只是说明，以及不对一般性做出限制的目的，以下是将结合附图标引对本发明做出详细的披露。所披露的内容并不限定于下文说明书和附图中应用于其具体的结构以及组件的配置。所披露的内容也适用其它实施方案，以及通过多种方式来实施或执行。而且，此处所用的措词和术语也是出于说明的目的，而不应该认为是限定。此处所使用的“包括”，“包括”，“具有”，“含用”，“涉及”以及相关变化意味着包含其下述的物体，也包括附加物的等值物。典型的数据中心可以设计容纳多个设备机架。在一个实施方案中，每个设备机架可以根据名为Equipment Enclosure Kit and Assembly Method (设备外壳工具及安装方法)，专利号为7，293，666的美国专利中所披露的技术来制造，该专利由本申请的权利受让人所有，其内容在此并入引证。设备机架的其他实施例是由American Power ConversionCorporation售卖的,名为NetShelterTM的产品。而且,在设备之间的电缆可以使用在机架底部的电缆分布槽来实现，如专利号为6，967，283的美国专利所披露的，该专利由本申请的权利受让人所有，其内容在此并入引证。本发明的原理可以是适合在大空间中测量气流，例如听众席，休息室以及门廊。此处描述的数据中心只是用于实施例。[0033]每个设备机架可以配置为包括框架或外壳，用于支撑电子部件，例如数据处理，网络和电信设备。外壳包括前面，背面，对侧，底面和顶面。每个设备机架的前面可以包括前门，以便进入设备机架的内部。设备机架的侧边可以包括至少一个面板，以围住机架的内部区域。设备机架的背面也可以包括至少一个面板或后门，用于从机架的后面提供进入设备内部的通道。在一些实施方案中，侧面和背面面板板，以及前门和后门，可以采用例如穿孔金属片来制造，使得空气可以流入和流出设备机架的内部区域。在其它实施方案中，前门可以包括可移动的面板。设备机架采用模块化的方式制造，用于滚进和滚出位置，例如在数据中心的行里面。一旦到达位置，电子设备可以安置在设备机架的内部区域内。例如，设备可以置于连接在设备机架的内部区域的架子上。在其它实施方案中，电子设备可以先连接在设备机架上，再将设备机架安装于数据中心内。提供电力和数据通信的电缆可以穿过设备机架的顶部，或者穿过形成有开孔的设备机架的顶部的盖(或顶)或者穿过设备机架的开放顶部。在该实施方案中，电缆可以串沿着机架的顶部，或者使用前述的电缆分布槽。在另一个实施方案里，电缆可以位于活动地板内部，以及通过设备机架的底部来连接电子设备。在两种配置 中，电力和通信线路都提供进出设备机架。如上所述，数据中心可以用于配置为设备机架的行排列，这样冷空气从冷通道吸入机架中，变暖或加热的空气从机架排出至热通道。在一个实施方案中，设备机架可以排列成两行，其中设备机架的前面位于近行，其置于向前的方向，以及设备机架的后面位于远行，其置于向后的方向。然而，如上所述，其有多行的设备机架，其中这些行可以这样配置，设备机架的前面可以朝向另一个，用于限定冷通道，以及设备机架的背面可以朝向另一个，从而限定热通道。在其它配置中，热通道或冷通道可以隔着一道墙或一行设备机架配置。例如，一行设备机架可以由一道墙来分隔，其中设备机架的背面朝向墙，从而在墙和设备机架行之间形成热通道。为了选定数据中心或设备室中的热累积和热场，以及解决一般数据中心和房间的温度控制问题，可以提供冷却系统。在一种配置中，冷却系统可以被提供作为数据中心基础设施的一部分。在其它配置中，数据中心的冷却系统可以采用上文所述的传统CRAC单元来实现。而且在另一个配置中，模块化的冷却系统被提供。在一个实施方案中，可以提供管理系统用于监视和显示设备机架和冷却机架的状态。管理系统可以独立的运行，来控制特定的设备机架和冷却机架，也可以配置来与更高级别的网络管理器通信，或者与设备存储机架和/或冷却机架相关的管理系统通信。控制器可以适配的用来基于由控制器得到的环境参数控制冷却系统的运行。在一个实施方案中，控制器可以只包含控制单元，该单元提供在通过控制器局域网络(CAN)来与另一个通信的冷却机架中。在其它实施方案中，主控制器可以用于控制控制单元的运行。在某些情况下，控制空气在热通道或冷通道内流动，特别是在热通道里流动是可取的。典型的是，置于设备机架外壳内的电子部件产生电热量从设备机架后面排放进热通道中。进一步的，由冷却单元来遏制热空气也是可取的，例如上述的模块化冷却单元。已知的技术中将热通道封入天花板组件中，这种组件是专为特定设备机架配置设计的。这种已知的天花板组件典型的是在安装数据中心中的设备机架时安装，由设备机架的制造商来制造。[0040]现在来参考附图，特别是图1，其显示的是一个示例性数据中心的部分10。如图所示，数据中心10包括多个设备机架，每个设备机架显示为12。设备机架12包含IT设备，其可以包含数据处理，网络以及电信设备。设备机架12可以采用行的形式配置，以限定出热通道14，其可以被认为是空气遏制区域，其从数据中心的其它部分分隔出来。该排布是这样的，冷空气进入设备机架12的前面，以及热空气从设备机架的后面排出。每个设备机架12的前面可以包括一个或多个门，以进入设备机架的内部。虽然未示出，设备机架的前面可以包括两个门。每个设备机架12的侧面可以包括一个或多个面板(未设计)，以包围设备机架的内部。每个设备机架12的后面也可以包括至少一个面板(未示出)和/或后门(未示出)，来提供从热通道14进入设备机架内部的通道。侧面和背面面板，和前门和后门一样，可以采用例如穿孔金属片来制造，使得空气可以流入和流出设备机架的内部区域。一个或多个冷却单元，每个表示为16，可以在设备机架14的中间配置，用于处理 限制在热通道14中的热量。冷却单元16可以用于通过冷却单元的背面从热通道14抽取热空气，冷却热空气，以及从冷却单元的前面向数据中心排出冷却空气。为得到从热通道到数据中心的其它部分的空气流，每个冷却单元16可以包括一个或多个电扇18，其用于驱动对应的冷却单元的空气的流动。设备机架12以及冷却单元16可以采用模块化的方式制造，用于滚进和滚出位置，例如数据中心的行内。轮脚(未示出)可以连接在每个设备机架12和冷却单元16的底部，以使得它们可以沿着数据中心的地板滚动。一旦定位，平脚(未示出)可以用于连接地面和设备机架12和冷却单元16在行的位置内。热通道14可以由天花板或顶(未示出)以及墙或面板限定出，每一个如图I中的20所示。控制器22用于控制设备机架12或/和冷却单元16的运行。如上所讨论的，控制器22可以是一个数据中心10的冷却系统中一个专用单元，或者是集成数据控制和监视系统的一部分。在另一个实施方案中，每一个冷却单元16可以单独的由提供在冷却单元中的专用控制器来操作，该冷却单元与其它冷却单元中的控制器通信，或者通过网络与主控制器通信。尽管是特定的配置，控制器22设计用于控制在数据中心10中独立运行的冷却单元16。相应的，控制器如图I所示，其可以控制在空气遏制区域内的所有用于测量和操控气流的部件。控制器22用于确认数据中心10中特定冷却单元16冷却空气的失效或失去能力，以及增加冷却单元的冷却能力。所以，控制器可以通过操作冷却单元的风扇18来控制热通道14中的气流。控制器22可以通过控制器区域网络(CAN)总线来与另一个通信。每个冷却单元16可以提供显示组件(未示出)来显示数据室的环境条件，例如但不限定于，在冷却单元的数据中心的温度和湿度，进出冷却单元的空气温度，进出冷却单元的冷却液的温度，进出冷却单元的冷却液的流速，进出冷却单元的空气的流速，以及冷却单元的冷却能力。控制器22的操作将通过图9-11的标引作更深入地讨论。如实施方案所披露的，空气检测装置，标示30，在数据中心10之内具有策略性地位，用以测量数据中心的热通道14内的空气的方向和大小(magnitude)。在一些实施方案中，一个或多个气流检测装置30可以位于数据中心内或位于单独的设备机架内。例如，气流检测装置30可以位于一个或多个设备机架12和/或一个或多个冷却单元16的后面，或者位于数据中心10内的任何热通道14和数据中心的其它部分之间具有边界的合适的位置。如图I所示，气流检测装置30位于相邻的面板20，用于在热通道边界检测热通道14存在的气流。在其它实施方案中，气流检测装置30可以位于大空间内的预定位置。例如，气流检测装置可以位于听众席或休息室的上面区域来检测气流。由气流检测装置30得到的信息可以用于大空间内遏制冷却和气流。如图2和3所示，在一个实施方案中，气流检测装置30特别用于检测来自任何方向的气流，以及测量相对较小的气流，例如O. 5mhp。如图所示，气流检测装置30包括控制模 块32，所述控制模块32位于气流检测装置的中心。在一个实施方案中，控制模块32体现为印刷电路板组件，其包括安装在印刷电路板上的元件。例如，控制模块32可以包括微处理器34，电池36和无线收发器38。无线收发器38用于通信以及将从气流检测装置30得到的气流数据发送到控制器22，控制器22则用于操作冷却单元16和风扇18来实现数据中心10的冷却需求。如同下面所要示出的，控制模块32用于检测气流的方向和流量，基于气流检测装置的其它部件所提供的信息。气流检测装置30进一步包括第一，第二和第三叶片组件，相应的标示为40、42、44。例如第一叶片组件40与控制模块32相耦合，用于检测沿着X轴的气流。类似地，第二叶片组件42和第三叶片组件44耦合于控制模块32，以相应地用于检测沿着Y轴和Z轴的气流。如图所示，每一个叶片组件40、42、44包括第一叶片部分46以及分离的第二部分48。每个叶片部分46、48配置为半圆形，用于适配其对应的叶片部分。在一些实施方案中，叶片部分46、48可以采用任何合适的轻质材料来制作。例如，叶片部分可以采用巴沙木，纤维纸或轻质纸或聚酯薄膜材料来制造。对于水平的叶片部分44来说，采用轻质的材料，例如巴沙木来制造叶片组件46，48显得更重要，因为其要克服叶片组件的重力影响。叶片组件40、42和44进一步包括多个枢轴杆，每个标示为50，其连接于控制模块32，这样其从控制模块根本的延伸。具体地，两个枢轴杆50用于沿着Z轴延伸。另外两个枢轴杆50用于沿着Y轴延伸。可以理解的是，尽管图I和2中所示的实施方案提供了四根枢轴杆50，实际上可以提供任何数量的枢轴杆。例如，可以提供一个枢轴杆，这样穿过控制模块的枢轴杆用于Z轴的延伸，以及提供另一个枢轴杆穿过控制模块用于其所在轴的连接。为了连接叶片部分46、48到枢轴杆50，每一个叶片部分具有两根线，每根线显示为52，每根线具有连接于叶片部分的第一端和配置具有小孔54的第二端，小孔的尺寸用于容纳其中的容纳枢轴杆50。其布置是这样的，第一叶片组件40的叶片部分46、48和第二叶片组件42连接于枢轴杆50，枢轴杆50通过与叶片部分相关的线52沿着Z轴延伸。结果就是，第一叶片组件40位于垂直面上,沿着X轴延伸，第二叶片组件42位于垂直面上,沿着Y轴延伸。第一叶片组件40位于垂直面上，其垂直于第二叶片组件42所在的垂直面。第三叶片组件44叶片部分46，48通过线52沿着Y轴延伸与枢轴杆50相连接，线52与叶片部分46，48相关。结果是第三叶片组件44位于沿着X轴延伸的水平面上。第一叶片组件40的每个叶片部分44、46包括沿着叶片部分的直边延伸的半圆开口 56，以及沿着叶片部分外部边缘的开槽58。第二和第三叶片组件42、44和每个叶片部分46、48包括半圆开口 56，其在叶片部分的主体上转变为开槽60。提供这些开槽58，60使得叶片部分46、48以图I所示的方面进行配置。具体地，提供开口 56用于位于气流检测装置30中心的控制模块32相适应。提供开槽58、60使得在安装时第一，第二和第三组件40、42和44的叶片部分44、46不会相互影响。所以，可以看出图2和3所示的气流检测装置30特别适合检测任何方向的气流。沿着X轴的气流由第二叶片组件42接收并检测。沿着Y轴的气流由第一叶片组件40接收并检测。以及最终，沿着Z轴的气流由第三叶片组件44接收并检测。朝向多于一个方向的气流由两个或三个叶片组件40，42和44接收并检测。每个第一，第二和第三叶片组件包括传感器组件62，传感器组件62连接于控制模 块32。细线，如63所示，用于将传感器组件62连接至控制模块32。具体地，线63配置成沿着枢轴杆到控制模块32排布。尽管每个叶片组件40，42和44示出的是一个传感器组件62，值得注意的是可以提供多于一个的传感器用于检测叶片组件46相对于其它叶片部分48的移动。当相应的叶片组件40，42和44因气流发生形变时，每个传感器组件62能够产生信号，特别是叶片部分44，46相对于另一个移动时。每个传感器组件62包括连接于第一叶片部分46的主带64，和第二叶片部分48以及应变计66，应变计66耦合于主带和控制模块32。如图4和图5所示，应变计66连接于主带64。主带64是一个具有增大的端部68和狭窄中间部70的主体，其中应变计66连接于主体的较窄中间部70。如图4所示，第二应变计66也可以连接于主带64在主带的反面上。当气流进入叶片组件40,42和44时,受影响的叶片组件的叶片部分46，48相互弯曲，基于其铰链连接在枢轴杆50上的效果。这导致传感器组件62的应变计66弯曲，以及产生发送到控制模块32的信号。基于弯曲的量，通过控制模块32的微处理器34可以测定气流的大小。同样，基于受影响的叶片组件，也可以测定气流的方向。气流同时冲击受影响的叶片组件40，42和44的叶片组件46和48，其中两个半圆的叶片部分绕着由枢轴杆50限定的中心枢轴点旋转。一般来说，气流在两个叶片部分46，48施加大致相等的阻力，其导致传感器组件62的应变计66发生弯曲。主带64上的弯曲合力是单个叶片部分锚连到装置的合力的两倍。传感器组件62的配置使得阻力集中在应变计66上。在一些实施方案中，如图4所示，可以在主带64上提供两个应变计66。该实施方案将使传感器组件62的灵敏度加倍。如图2和3所示，气流检测装置30可以进一步包括横梁柱72，其连接于枢轴柱50中的一个。如图所示，横梁柱72包括适当地连接到枢轴杆50的垂直线，和水平连接到垂直线的水平线。这种配置可以使得气流检测装置30可以通过悬挂柱72悬挂或者支撑在数据中心的任何合适的位置。在一个实施方案中，应变计66 可以由 Omega Engineering, Inc. of Stamford,Connecticut, United States制造的类型，制造部分编号为S⑶-31350-LY13。应变和大小的种类可以读出来确定气流的两个速率。应变计66产生的阻力变化与施加其它的阻力成比例关系。施加在应变计66的桥接电路的一侧的变化阻力产生的电压变化与应变计的阻力变化成比例。该电压信号可以用于模拟差动放大器的输入，拟差动放大器提供一定的增益来提供适于模拟-数字的转换器(“A/D转换器”)测量的信号幅度。A/D转换器与控制器22通信，控制器22施加必要的操作，来提供适当单位(例如英里/每小时或米/分钟)的数值。该值用于与控制器22已知的值相结合，从而遏制冷却单元16的风扇18，来维持冷却气流的适当特性到IT气流。[0057]在一些实施方案中，以及如图6所不,传感器组件62的两个应变计66桥接在一起，这样可消除应变计上的机械张力和压力。而且，这种配置消除了由热膨胀所产生的横向应力以及其它热效应。如图9所示，差动放大器74用于向模-数转换器提供高的电增益。可以看到，速率低至O. lm/s的气流结果在模-数转换器上显示大约20个计数的变化。图7所示的是气流检测装置10的方框图。如图所示，微处理器34耦合于收发器38和叶片组件40，42和44的传感器组件62。电池36用于向控制模块32的所有组件提供电力。在一个实施方案中，微处理器34可以是由Atmel Corporation of San Jose,California United States生产的一个型号，其模型编号为ATmegal64PV_10AU。收发器38可以是 XBee-Pro 型的收发器，其可以由 Digi International of Minnetonka,Minnesota,United States得到。如图所示，提供重启键76用于重启微处理器34的操作。而且，传感器78，例如温度和湿度传感器，可以耦合到微处理器34以向微处理器提供传感信息。现在如图8-10所示，此处描述的是气流检测装置的实施方案。在图8A和8B中， 气流检测装置，一般如80所示，包括三个同心圆盘，每个圆盘的每个轴都与另一个通过应变连接器相连。每个圆盘采用这样的方式来制造，将线置于圆盘的外围部分以形成圆盘的外围，其附加到轻质的材料以形成圆盘的主体。在该配置中，控制模块(未示出)位于气流检测装置80的圆盘的外侧。图9所示的是另一个实施方案的气流检测装置，如90所示。气流检测装置90包括三个同心的圆盘，类似于图8A和SB所示，以及位于气流检测装置中心的控制模块。图10A，10B和10C所示的是另一个实施方案的气流检测装置，如100所示。在该实施方案中，气流检测装置100包括具有集成形成在叶片部分的材料里的传感器的叶片部分。特别是，每个叶片部分包括形成叶片部分外围的线，该线连接至叶片部分的主体。传感器由叶片部分的线集成形成，其方式如图10A，10B和10C所示。所披露的实施方案进一步包括一种在空气遏制区域内检测气流的方法。在一个特定实施方案中，该方法可以包括提供气流检测装置，例如装置30，在空气遏制区域的边界，以及通过气流检测装置测定在空气遏制区域内的气流参数。气流检测装置可以包括置于邻近空气遏制区域的面板的开口附近，或者在其它任何合适的位置，例如，在设备机架或冷却单元内，提供气流检测装置沿着空气遏制区域的边界放置。测量参量可以应变提供至气流检测装置30的一个或多个传感器组件62。此外，或者在可替换的实施方案中，测量的参量可以是气流的方向。在一些实施方案中，气流检测装置可以上述的任何装置或下述的实施方案。该方法还进一步包括基于测量的参数来控制流出空气遏制区域的空气的气流。这可以通过采用冷却单元的风扇的操作来实现，冷却单元与空气遏制区域流体连通以响应由气流检测装置得到的信息。回到图1，多个设备机架和多个冷却单元可以以这样一种方式放置，在两行平行的设备之间形成空气遏制区域。空气遏制区域还可以包括延伸穿过热通道的天花面板(未示出)来增加。天花板可以由通道侧的设备机架和冷却单元的行来支撑，或者由一对设备机架或者一对冷却单元来支撑，或者由设备机架和冷却单元的组合来支撑，在通道的端部。此夕卜，空气遏制区域的完整性还可通过包括纳入一个或多个置于每个端部的门/面板系统来提高。这样的一个系统用于在空气遏制区域，例如热道道和更大的外部周边空间，之间提供实质上的物理隔断，[0064]如图I的箭头所示，每个设备机架从更大的周边空间吸入相对冷却的空气，以及将热空气排放到空气遏制区域里。任何给定的设备机架的气流速率取决于IT的工作负载和周边温度，以及一般会随着时间而有较大实质性变化。所有的IT设备的组成的气流网进入热空气遏制区域变得高度可变，而且很难预测。理想的是，具有(一个或多个)冷却单元将结合形成网络的IT气流提取到空气遏制区域，加上一些少量添加的量，来确保任何泄漏到热的遏制区域的冷空气替代向外流出未冷却的热空气。典型的是，由冷却单元提供的气流将会处于网络加热IT气流的110%的大小的量。所以，空气遏制区域与周围环绕的空间相比具有轻微的负压。冷却 单元的气流速率实质上大于该值对于冷却功能来说没有更多的益处，其结果只是风扇过多的消耗电力。所以，操作冷却单元的方式是从空气遏制区域移除和冷却空气的速率，稍微大于从设备机架进入空气遏制区域的热空气的速率。校准泄漏可以以穿过一个物理边界的方式产生。例如，一个装置，例如此处描述的气流检测装置，可以提供面板形成物理边界。该装置可以由一个多个具有叶片部分的叶片组件组成，叶片部分彼此铰链连接。应变计可以与叶片部分相耦合，以检测空气运动影响叶片部分的所产生的应变力。此外，可以提供多个叶片组件来检测流动空气的方向。气流的大小可以通过测量穿过铰链的应力的大小来进行衡量。该数据可以发送至控制器，控制器与设备机架或/和冷却单元相关。控制器可以用于控制冷却单元中的一个的风扇，或者多个冷却单元的风扇的运行。控制器可以基于控制策略来调整风扇速度，来保持封闭区域和外围周边环境之间的泄漏预期方向和大小。所以，可以看出，此处所披露的气流检测装置可以以任何一种合适的方式来检测穿过设备机架的气流的方向和大小。期望是将冷却设备的气流与设备机架内包围的IT设备紧密的配合。将冷却设备的气流与IT设备的需要配合起来是很困难的，因为IT设备可能不会恒定的运行，或者已知的温度和在封闭区域里静态压力的测量可能相当难以得到。提供此处披露的气流检测装置可以得到一个精巧的解决方式来得到进和出由设备机架限定的封闭区域的气流的方向和大小。尽管此处所描述的是从前到后的气流，但是所披露的实施方案的气流检测装置可以用于检测和测量设备机架内从侧面到侧面的气流。在这样一个实施方案中，气流检测装置可以安装在设备机架的一个侧面上。同样的，不止一个空气检测装置可以提供在空气遏制区域内。尽管此处所描述的气流检测装置是关于数据中心的，该装置还可以应用于任何大的区域。例如，此处所述的气流检测装置可以用于大的听众席，休息室以及门廊。所以，可以看到此处所描述的实施方案的气流检测装置对于测量大的室内空间的三维气流特别有效。气流检测装置设计得很敏感，这样就能检测低速运动的风气。而且，该装置轻巧且相对较小(直径大约4.5英寸)。考虑到具有较少组件的相对简单的结构，气流检测装置可以相当便宜的制造，从而可以使用许多装置来悬挂在大的开放空间中。气流检测装置可以位于大的空间中来收集三维的气流信息，从而提高放入该装置的建筑物的能效。一个或多个气流检测装置可以位于数据中心以外的区域内，例如听众席，休息室以及门廊。在具有外部玻璃墙的区域中，气流检测装置可以用于布置由玻璃墙限定的空间内的气流。所披露的实施方案的气流检测装置用于检测低达O. 5mph甚至低达O. 15mph的气流，其精度低达0.07mph。气流检测装置需要非常少的电力来运行，所以其可以使用小电池来运行。在实施方案中，该装置可以使用较小的电池，例如AA电池来运行超过一年的时间。该电池需要足够的电力来运行传感器和控制模块(微处理器和无线收发器)。该装置可以配置成从采集气流数据的运行模式向睡眠模式转换。在一些实施方案中，气流检测装置可以配置具有一个或多个低耗能灯来显示装置的运行。所描述的本发明所披露的至少一个实施方案，各种变化，改变以及改进对于本领域技术人员是容易发生。所以这些变化，改变以及改进都落入本发明所披露和范围和精神。相应的，上述的描述只是用于实施例，而不是用于限定。本发明的权利要求只由下述的权利要求以及其等价物进行限定。
权利要求1.一种气流检测装置，其特征是该气流检测装置包括 至少一个枢轴杆； 第一叶片部分，其铰链连接至所述至少一个枢轴杆；以及 第二叶片部分，其铰链连接至所述至少一个枢轴杆，其配置为所述第一叶片部分铰链连接至所述至少一个枢轴杆的一侧，以及所述第二叶片部分铰链连接至所述至少一个枢轴 杆的相对一侧，从而所述第一叶片部分和所述第二叶片部分位于共同的面上， 第一传感器组件，其耦合于所述第一叶片部分和所述第二叶片部分，当所述第一叶片部分和所述第二叶片部分的一个由于气流的影响相对所述第二叶片部分和所述第一叶片部分的另一个运动时，所述第一传感器组件产生信号，以及 控制模块，其连接于所述至少一个枢轴杆，以及耦合于所述第一传感器组件接收来自第一传感器组件的信号，所述控制模块用于基于来自所述第一传感器组件的所述信号来确定气流的方向和大小。
2.如权利要求I所述的装置，其中所述第一传感器组件包括连接于所述第一叶片部分和所述第二叶片部分的主带，和耦合于所述主带和所述控制模块的至少一个应变计。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述主带具有一个具有增大的端部和狭窄中间部的主体，其中至少一个应变计连接于所述主体的狭窄中间部。
4.如权利要求I所述的装置，其中所述控制模块包括微处理器、电池和无线收发器。
5.如权利要求I所述的装置，其中所述第一叶片部分和所述第二叶片部分的每一个都包括一根线，其具有连接于所述叶片部分的第一端，和配置具有小孔尺寸的第二端，用于容纳所述至少一个枢轴杆。
6.如权利要求I所述的装置，其特征是该气流检测装置进一步包括 第三叶片部分，其铰链连接至所述至少一个枢轴杆； 第四叶片部分，其铰链连接至所述至少一个枢轴杆，其配置为所述第三叶片部分铰链连接至所述至少一个枢轴杆的一侧，以及所述第四叶片部分铰链连接至所述至少一个枢轴杆的相对一侧，这样所述第三叶片部分和所述第四叶片部分位于一个共同的面上，该面上与由所述第一叶片部分和所述第二叶片部分形成的面垂直，以及 第二传感器组件，其耦合于所述第三叶片部分和所述第四叶片部分，当所述第三叶片部分和所述第四叶片部分的一个由于气流的影响相对所述第四叶片部分和所述第三叶片部分的另一个运动时，所述第二传感器组件产生信号。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述第三叶片部分和所述第四叶片部分的每一个都包括一根线，其具有连接于所述叶片部分的第一端，和配置具有小孔尺寸的第二端，用于容纳所述至少一个枢轴杆。
8.如权利要求6所述的装置，其特征是该气流检测装置进一步包括 第五叶片部分，其铰链连接至所述至少一个枢轴杆； 第六叶片部分，其铰链连接至所述至少一个枢轴杆，其配置为所述第五叶片部分铰链连接至所述至少一个枢轴杆的一侧，以及所述第六叶片部分铰链连接至所述至少一个枢轴杆的相对一侧，这样所述第五叶片部分和所述第六叶片部分位于一个共同的面上，该面上与由所述第一叶片部分和所述第二叶片部分形成的面及所述第三叶分部分和所述第四叶片部分形成的面垂直，以及第三传感器组件，其耦合于所述第五叶片部分和所述第六叶片部分，当所述第五叶片部分和所述第六叶片部分的一个由于气流的影响相对所述第五叶片部分和所述第六叶片部分的另一个运动时，所述第三传感器组件产生信号。
9.如权利要求8所述的装置，其中第五叶片部分和第六叶片部分的每一个都包括一根线，其具有连接于所述叶片部分的第一端，和配置具有小孔尺寸的第二端，用于容纳所述至少一个枢轴杆。
10.如权利要求I所述的装置，其中所述第一叶片部分和所述第二叶片部分的每一个由包括巴沙木的轻量材料来制造。
11.一种气流检测装置，其特征是该气流检测装置包括控制模块； 第一叶片组件，其耦合至所述控制模块，配置用于检测沿着X轴的气流； 第二叶片组件，其耦合至所述控制模块，配置用于检测沿着Y轴的气流； 第三叶片组件，其耦合至所述控制模块，配置用于检测沿着Z轴的气流； 其中所述第一，第二和第三叶片组件的每个包括耦合至所述控制模块的传感器，每个所述传感器用于当其相应的叶片组件由气流产生形变时产生信号，以及 其中所述控制模块基于来自所述叶片组件的传感器产生的信号确定气流的方向和大小。
12.如权利要求11所述的装置，其中每个叶片组件包括至少一个枢轴杆，第一叶片部分，其铰链连接至所述至少一个枢轴杆，第二叶片部分，其铰链连接至所述至少一个枢轴杆，其配置为所述第一叶片部分铰链连接至所述至少一个枢轴杆的一侧，以及所述第二叶片部分铰链连接至所述至少一个枢轴杆的相对一侧，这样所述第一叶片部分和所述第二叶片部分位于共同的面上。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述第一叶片部分和所述第二叶片部分的每一个都包括一根线，其具有连接于所述叶片部分的第一端，和配置具有小孔尺寸的第二端，用于容纳所述至少一个枢轴杆。
14.如权利要求11所述的装置，其中至少一个传感器包括连接至第一叶片部分和第二叶片部分的主带，以及至少一个耦合于所述主带和所述控制模块的应变计。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述主带具有一个具有增大的端部和狭窄中间部的主体,其中至少一个应变计连接于所述主体的狭窄中间部。
16.如权利要求12所述的装置，其中所述第一叶片部分和所述第二叶片部分的每一个由包括巴沙木的轻量材料来制造。
17.如权利要求11所述的装置，其中所述控制模块包括微处理器，电池和无线电收发器。
专利摘要一种气流检测装置，其包括至少一个枢轴杆，铰链连接到至少一个枢轴杆的第一叶片组件，铰链连接到至少一个枢轴杆的第二叶片组件。该气流检测装置还包括与第一叶片部分和第二叶片部分相耦合的第一传感器组件。当第一叶片部分和第二叶片部分中的一个受气流的影响而相对第二叶片部分和第一叶片部分中的另一个发生移动时，所述第一传感器组件产生信号。该气流检测装置进一步包括控制模块，其连接到至少一个枢轴杆，以及与所述传感器组件耦合，用于从第一传感器组件接收信号。控制模块配置为基于来自第一传感器组件的信号确定气流的方向和流量。进一步披露了其它气流检测装置的实施方案。
文档编号G01F1/28GK202382773SQ20112019091
公开日2012年8月15日 申请日期2011年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者G·沃尔 申请人:美国能量变换公司