一种测量液体或气体流速的激光测速装置及其使用方法与流程

本发明属于激光测速技术领域，尤其涉及一种测量液体或气体流速的激光测速装置及其使用方法。

背景技术：

随着社会的进步，科学技术发展的非常迅猛，尤其进入21世纪，激光测速领域进步的尤为明显。目前激光测速技术能够测量高速飞行物体的速度，或者是快速移动的物体的速度，例如交通用的测量汽车是否超速的激光测速仪等等。但是，利用激光技术测量流动的液体的速度，例如河水，利用激光技术测量流动的气体的速度，例如空气，却是非常少的，而且利用其他设备测量可能存在比较大的误差，所以急需要一种利用激光技术测量液体或气体的装置或者设备。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种激光测速装置及其使用方法，能够测量出流动性液体的流速或者流动性气体的流速，操作简单，测量准确，易于推广。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种激光测速装置及其使用方法，包括固定箱体、连接件、激光测速装置和手动旋转装置，所述固定箱体的底面设置有竖直的定位杆，所述固定箱体通过定位杆水平固定设置；所述连接件水平固定设置在固定箱体侧面，所述激光测速装置通过连接件与固定箱体连接设置，且推动或拉动测速装置，所述激光测速装置可在水平方向来回移动；所述手动旋转装置与连接件可旋转连接设置，所述手动旋转装置与激光测速装置通过齿传动连接设置，且旋转手动旋转装置，所述激光测速装置可在竖直方向来回移动，拉开激光测速装置与固定箱体的相对距离，减小由于装置之间的相互影响，而且激光测速装置在竖直方向移动能够将激光测速装置放入被测液体中，便于测速。

进一步的，所述连接件为相同结构的两组，两组所述连接件设置在同一水平面内；所述连接件包括伸缩杆、圆环和第一连接杆，所述伸缩杆垂直固定箱体的侧面固定设置，且第一连接杆通过圆环与伸缩杆连接成一体结构。

进一步的，所述激光测速装置包括第一隔板、第二隔板、第二连接杆、激光发射装置、激光接收装置和测速转动装置，所述第二隔板上设置有环形把手，所述第一隔板与第二隔板通过第二连接杆连接设置；所述测速转动装置与第二连接杆转动连接设置，所述激光发射装置设置在第一隔板上，所述激光接收装置设置在第二隔板上，且激光发射装置与激光接收装置相对设置。

进一步的，所述测速转动装置包括转动圆筒、若干测速板和扇形连接板，所述第二连接杆上环绕设置有环形槽，所述转动圆筒可转动套设在环形槽内；若干所述测速板在转动圆筒的外侧面周向分布，相邻所述测速板分别通过扇形连接板连接设置，且若干扇形连接板在同一平面内形成半径为r的大圆；其中一个所述扇形连接板上设置有激光通过孔，所述测速转动装置旋转一周，所述激光通过孔形成半径为r的小圆，所述大圆的半径r为小圆的半径r的两倍。

进一步的，所述第一隔板的外板面对称设置有两条竖直的滑道，所述第一连接杆的杆端上设置有滚轮，所述滚轮滚动配合设置在滑道内；所述滑道的两侧设置有弧形限位槽，所述滚轮的滚轴两端设置有限位圆头，所述限位圆头与弧形限位槽对应配合设置。

进一步的，所述手动旋转装置包括旋转内杆和与旋转内杆为一体的旋转外杆，所述旋转内杆可旋转配合设置在圆环内，所述旋转内杆一端设置有旋转手轮，另一端设置有挡块；所述旋转外杆的杆壁上环绕设置有两组齿，同一组所述齿形成齿轮，所述第一隔板的外板面对称设置有两条竖直的齿条，所述齿轮与齿条通过齿传动连接设置。

进一步的，所述固定箱体的内部设置有供电装置、电机和数据收集处理装置，所述电机和数据收集处理装置分别与供电装置电性连接，且数据收集处理装置内设置有计时模块。

进一步的，所述固定箱体的顶部设置有气泡水平仪，所述固定箱体的两侧对称设置有固定手柄环，其中一个所述固定手柄环上设置有控制开关，所述控制开关与电机电性连接。

进一步的，所述定位杆的底部设置螺旋钻头，所述定位杆的顶端延伸至固定箱体的内部，且定位杆与设置在固定箱体内的电机驱动连接。

进一步的，测量河水流速时，双手握住固定手柄环，按压控制开关，电机开启，电机驱动螺旋钻头旋转钻进河床，即可固定住固定箱体，用手拉动环形把手，伸缩杆伸长，然后旋转旋转手轮，使激光测速装置向下移动并进入到水中，河水不断冲击测速板，测速转动装置转动，即可开启激光发射装置和激光接收装置进行测速；激光激光接收装置第一次接收到激光的时候，计时模块记录此时的时间为t1，第二次接收到激光的时间为t2，数据收集处理装置记录并得出两次接收到激光的时间差，在一个时间差内，激光通过孔通过的周长l＝2πr，数据收集处理装置即可计算出河水的流速；

在测量风速的时候，要在水平空旷的地带，还要利用气泡水平仪进行固定箱体的水平测量，这样能够提高风速测量的准确性，其余步骤与测量河水流速相同。

有益效果：本发明的一种激光测速装置及其使用方法，利用测速转动装置的转动，并结合激光测速技术能够测出液体或气体的流速，利用伸缩杆能够实现激光测速装置在水平方向的移动，拉开装置之间的距离，减小误差，手动旋转装置方便调节激光测速装置的高度，使其进入到被测液体中，完成测速，相比其他的激光测速装置，操作方便，测量准确，便于推广。

附图说明

附图1为本发明的结构分解示意图；

附图2为本发明的整体结构示意图；

附图3为附图1中a的放大示意图；

附图4为附图1中b(测速转动装置)的放大结构示意图；

附图5为滑道的截面结构示意图；

附图6为测速转动装置的主视示意图；

附图7为箱体的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至附图7所示，一种激光测速装置及其使用方法，包括固定箱体1、连接件、激光测速装置和手动旋转装置，所述固定箱体1的底面设置有竖直的定位杆4，所述固定箱体1通过定位杆4水平固定设置；所述连接件水平固定设置在固定箱体1侧面，所述激光测速装置通过连接件与固定箱体1连接设置，且推动或拉动测速装置，所述激光测速装置可在水平方向来回移动；所述手动旋转装置与连接件可旋转连接设置，所述手动旋转装置与激光测速装置通过齿传动连接设置，且旋转手动旋转装置，所述激光测速装置可在竖直方向来回移动。

为了提高装置之间连接的稳定性和平衡性，所述连接件为相同结构的两组，两组所述连接件设置在同一水平面内；所述连接件包括伸缩杆7、圆环8和第一连接杆9，所述伸缩杆7垂直固定箱体1的侧面固定设置，且第一连接杆9通过圆环8与伸缩杆7连接成一体结构，伸缩杆7能够拉开激光测速装置与固定箱体1的具体，避免固定箱体1的影响而降低测速的准确性。

所述激光测速装置包括第一隔板15、第二隔板16、第二连接杆17、激光发射装置20、激光接收装置19和测速转动装置，所述第二隔板16上设置有环形把手23，环形把手23方便拉或者推激光测速装置，所述第一隔板15与第二隔板16通过第二连接杆17连接设置，第一隔板15与第二隔板16形成通道，便于被测液体或气体通过，也便于观察测速转动装置的转动情况；所述测速转动装置与第二连接杆17转动连接设置，所述激光发射装置20设置在第一隔板15上，所述激光接收装置19设置在第二隔板16上，且激光发射装置20与激光接收装置19相对设置，保证激光接收装置19能够正常接收到激光。

所述测速转动装置包括转动圆筒24、若干测速板25和扇形连接板26，所述第二连接杆17上环绕设置有环形槽18，所述转动圆筒24可转动套设在环形槽18内，测速板25用来形成水流的阻力或者气流的阻力，从而使测速转动装置转动，扇形连接板26用来遮挡激光；若干所述测速板25在转动圆筒24的外侧面周向分布，相邻所述测速板25分别通过扇形连接板26连接设置，且若干扇形连接板26在同一平面内形成半径为r的大圆35；为了激光发射装置20发出的激光能够被激光接收装置19顺利接收，其中一个所述扇形连接板26上设置有激光通过孔27，所述测速转动装置旋转一周，所述激光通过孔27形成半径为r的小圆36，所述大圆35的半径r为小圆36的半径r的两倍，大圆35的半径r比较容易测量，方便计算出小圆36的半径r，减小误差。

所述第一隔板15的外板面对称设置有两条竖直的滑道21，所述第一连接杆9的杆端上设置有滚轮29，所述滚轮29滚动配合设置在滑道21内；所述滑道21的两侧设置有弧形限位槽30，所述滚轮29的滚轴两端设置有限位圆头28，所述限位圆头28与弧形限位槽30对应配合设置，保证激光测速装置能够在竖直方向移动，而且滚轮29能够减少摩擦，延长使用寿命。

所述手动旋转装置包括旋转内杆11和与旋转内杆11为一体的旋转外杆10，所述旋转内杆11可旋转配合设置在圆环8内，所述旋转内杆11一端设置有旋转手轮13，另一端设置有挡块14；所述旋转外杆10的杆壁上环绕设置有两组齿，同一组所述齿形成齿轮12，所述第一隔板15的外板面对称设置有两条竖直的齿条22，所述齿轮12与齿条22通过齿传动连接设置，旋转旋转手轮13，激光测速装置即可通过齿传动移动，而且齿传动比较好控制。

所述固定箱体1的内部设置有供电装置32、电机33和数据收集处理装置34，所述电机33和数据收集处理装置34分别与供电装置32电性连接，且数据收集处理装置34内设置有计时模块。

所述固定箱体1的顶部设置有气泡水平仪，所述固定箱体1的两侧对称设置有固定手柄环2，其中一个所述固定手柄环2上设置有控制开关6，所述控制开关6与电机33电性连接，固定手柄环2方便固定固定箱体1，控制开关6设置的位置也更方便控制电机33的开启或者开闭。

所述定位杆4的底部设置螺旋钻头5，所述定位杆4的顶端延伸至固定箱体1的内部，且定位杆4与设置在固定箱体1内的电机33驱动连接，螺旋钻头5钻地比较容易比较快，固定也比较牢固。

测量河水流速时，双手握住固定手柄环2，按压控制开关6，电机33开启，电机33驱动螺旋钻头5旋转钻进河床，即可固定住固定箱体1，用手拉动环形把手23，伸缩杆7伸长，然后旋转旋转手轮13，使激光测速装置向下移动并进入到水中，河水不断冲击测速板25，测速转动装置转动，即可开启激光发射装置20和激光接收装置19进行测速；激光激光接收装置19第一次接收到激光的时候，计时模块记录此时的时间为t1，第二次接收到激光的时间为t2，数据收集处理装置34记录并得出两次接收到激光的时间差，在一个时间差内，激光通过孔27通过的周长l＝2πr，数据收集处理装置34即可计算出河水的流速；

在测量风速的时候，要在水平空旷的地带，还要利用气泡水平仪3进行固定箱体1的水平测量，这样能够提高风速测量的准确性，其余步骤与测量河水流速相同。

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。