专利名称：旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管的制作方法
技术领域：
为复杂气流流场速度大小和速度方向及压力的测量装置。
对平面气流流场的速度和压力测量，通常用二元复合测压管，常见的二元复合测压管有四种类型，如园柱三孔型，二管型，三管型和楔型，它们一般由二个方向孔和一个总压孔构成。使用时分对向测量和不对向测量两种。对向测量时要求两个方向孔的压力相等，被测气流的方向和中心孔的方向一致，气流速度的大小可由此时三个孔的压力和该测压管的速度特性系数推算出。不对向测量时，并不要求两个方向孔的压力相等，只需三个孔都迎着来流，根据此时三个孔的压力及该测压管的方向特性曲线和速度特性曲线即可推算出气流的方向和速度的大小。但无论是对向或不对向测量，三个孔都必须迎着来流。
为了解决自动辨别气流方向这一技术关键，目前在平面气流测量时使用六孔测压管，即在园柱杆端某一截面间隔60°均匀分布6个测压孔，其中每一个孔和相邻的两个孔均构成一个园柱三孔型二元复合测压管，这样测量时总会有其中一个园柱三孔型复合测压管迎着来流，从而实现气流方向和速度大小的测量。但该测压管的校测曲线表明，其方向特性和对称性都很差，从理论分析和实验研究表明以45°间隔布孔，所得的园柱三孔型复合测压管对气流方向的变化最为敏感。因此要得到特性较好的这种多孔全方位测压管必须沿周向均匀布8个测压孔，但这种测压管加工制作难度较大，尺寸大，对流场干扰严重，校测该管特性曲线工作量大，压力传感器重复性投资，成本高。
因现有技术存在上述问题，为了解决平面分离流，回流，旋涡等复杂气流流场的速度大小和压力测量及速度方向的识别，本发明者提出一种旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管，它使用方便，制作容易，测量精度比6孔测压管更高。
为了完成上述发明创造的目的，本实用新型实施技术内容如下旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管，它有一个前端封闭，内为空心的前段细后段粗的园柱杆1，在前段细的园柱杆处，其横截面布一经向测压孔2，在园杆1后端有导气嘴3，该测压管具有与旋转测量相对应的速度特性曲线，方向特性曲线和总压特性曲线，测量时一孔测压管绕轴线旋转，实现手动转动测量或自动转动测量。
本实用新型与现有技术比较1、本实用新型使用方便，制作容易，成本低，体积小，对流场干扰小，而现有技术的6孔测压管或8孔测压管，制作困难，成本高，尺寸大，对流场干扰严重。
2、本实用新型校测测压管特性曲线工作量小，而现有技术6孔或8孔测压管校测特性曲线的工作量大。
3、本实用新型，只需一个压力传感器，而现有技术6孔或8孔测压管需多个压力传感器，重复投资大，因此成本高。
附图
图1.旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管剖视示意图。
图2.旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管与手动转动机构组合示意图。
图3.刻度转盘示意图。
图4.旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管头部示意图。
结合附图对本实用新型的结构和转动机构进行详细阐述。
本实用新型是根据平面流场速度测量的一般原理和测试手段，而提出的一种旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管，它主要用于平面二维流场，如平面分离流，回流，旋涡等复杂气流流场的速度大小，和压力测量，并识别气流方向，建立了手动转动或自动转动自动测试系统，用该测压管的自动测试系统对流场同一点进行多次测量具有良好的重复性，其测量结果与对向园柱三孔型复合测压管的测量结果进行比较非常吻合。
本实用新型所提出的旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管(见图1)，它有一个前端封闭，内为空心的前段细后段粗的园柱杆1，在前段细的园柱杆处，其横截面布一经向测压孔2，在园柱杆1后端有导气嘴3。该测压管具有与旋转测量相对应的速度特性曲线，方向特性曲线和总压特性曲线，测量时一孔测压管绕轴旋转，完成手动转动自动测量或自动转动自动测量。园柱杆1的长短，粗细及测压孔2离园柱杆1前端的距离，根据流场的实际情况而定。
旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管，在测量平面复杂气流流场时，其自动测试系统分手动转动和自动转动两种，它们统称一孔测压法。一孔测压管与手动转动机构组装成一体实现手动转动(见图2)，手动转动机构，它由刻度盘4，转动手柄5，固支套筒6，指针7组成。其中刻度盘4，转动手柄5和园柱杆1固连为一体，可绕固定在坐标架上的固支套筒6任意旋转。转动角度可由固连在套筒6上的指针7在刻度盘4上示出。手动旋转机构可以从园柱杆1上取下或组装成一体，比较灵活，方便。进行测量时将固支套筒6固定在支架上，使一孔测压管的园杆1绕其轴线间隔45°旋转7次，其度数由指针7从刻度盘上指出，得到8个不同测压孔方位的压力，这8个压力中最大压力孔与其相邻的两个压力孔构成一园柱三孔型测压管，利用不对向的园柱三孔型测压管的测量原理即可给出待测气流的方向，速度大小和总压。
旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管，其自动测试自动旋转系统，它由一孔测压管与微压差传感器，A/D板，计算机，D/A板和步进电机组成。在计算机内存有该测压管与旋转测量相对应的速度特性曲线，方向特曲线和总压特性曲线，步进电机与一孔测压管同轴连接。步进电机接收计算机通过D/A板把数字量转换成模拟量的指令后带动一孔测压管转动，因此它具有测点自动移动和测压管自动等45°间隔旋转的功能，同时通过A/D板和计算机完成数据的自动采集和处理。手动方法即用人手操作替代D/A和步进电机。
本发明创造的旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管，实现了定常有回流平面气流速度大小，方向，总压和静压的测量，并通过自动测试系统进行自动测量与对向园柱三孔型测压管和热球风速仪等测量手段相比，该系统测量信息丰富，量测效率高，对回流区内的测量尤为显著。例如，对一钝体后方的流场多剖面进行测量，测量过程中旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管及自动测试系统能自动分辨出回流区，给出定量结果与理论分析是吻合的。对流场某一点做多次测量，其结果表明它具有良好的重复性能。
总之本实用新型所发明创造的旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管，结构简单，制作容易，使用方便，造价低，测量精度高，因此它是平面定常流复杂气流流场速度大小，流动方向，总压和静压测量的极好装置。
权利要求1.旋转式同时测量速度大小和方向的-孔测压管，它有一个前端封闭，内为空心的圆柱杆1，在圆柱杆前端一段距离横截面布一经向测压孔2，其后端有导气嘴3，其特征在于该圆柱杆1前段细后段粗，在细段距前端一段距离的横截面布一经向测压孔2，该测压管具有与旋转测量相对应的速度特性曲线，方向特性曲线和总压特性曲线，测量时-孔测压管绕轴线转动。
2.按照权利要求1所说的旋转式同时测量速度大小和方向的-孔测压管，其特征在于它与手动旋转机构如刻度盘4，旋转手柄5，固支套筒6，指针7组装成一体，刻度盘4，旋转手柄5和-孔测压管固定连接，指针7和固支套筒6固接，并固定在坐标架上，刻度盘4，旋转手柄5和-孔测压管可绕固支套筒6转动。
3.按照权利要求1所说的旋转式同时测量速度大小和方向的-孔测压管，其特征在于它有一个自动旋转自动测试系统，该系统由微压差传感器，A/D板，计算机，D/A板和步进电机组成，微压差传感器从-孔测压管接收的信号通过A/D板送入计算机，计算机的指令通过D/A板输入步进电机，步进电机与-孔测压管同轴连接。
专利摘要旋转式同时测量速度大小和方向的一孔测压管，它有一个前端封闭，内为空心前段细后段粗的圆柱杆，距前端某横截面布一经向测压孔，在圆柱杆的后端有导气嘴。它与手动旋转机构组装实现手动旋转自动测量。该测压管与微压差传感器，A/D，计算机，D/A和步进电机构成自动旋转自动测试系统。它具有测点自动移动和一孔测压管自动等45°间隔旋转的功能，同时完成数据自动采集和处理。它结构简单，制作容易，造价低，是平面流场测量的极好装置。
文档编号G01P3/00GK2238439SQ95204490
公开日1996年10月23日 申请日期1995年3月10日 优先权日1995年3月10日
发明者王希麟, 张会强, 周力行 申请人:清华大学