高性能风速检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于流量计量技术领域，系统可以产生宽范围、高稳定性和均匀性的流场，用于多种风速测量仪表的快速准确检测。
【背景技术】
[0002]国际上在大气环境监测(如生产企业有害烟气量排放的测量)，室内通风环境空气质量的检测(如大型建筑中央空调通风换气能力的测量)，安全生产(如煤矿通风换气能力的测量)，气象预报等行业领域中大量广泛使用着空气流速测量仪器。此外，空气流速不仅是航空航天、精密测量等前沿科研领域所必需解决的测量问题，也是体育运动场馆，如奥运会运动场馆达标的指标之一。因此，空气流速测量与国防科研、环境保护、人民生活都有着紧???联系。
[0003]随着风速测量仪表的快速发展，其种类多样化、测量准确度显著提高，而大量风速仪表的检测工作依靠传统的测风装置，已经远不能达到要求，很多高准确度的风速计对风场的各项技术指标要求都很高。国际上风洞的发展非常早，英、德、法、美、日等国家多采用以LDA为风速标准，其测量扩展不确定度(知2)从0.1%?2.5%不等。虽然以LDA为标准的风速检测装置风速测量不确定度较小，但LDA的价格及其昂贵，系统的稳定时间长，检测时参数设置繁琐，标准器对中要求严苛，检测结果受温度、烟气发生质量、被检仪器固定位置等众多因素影响，发出的烟气还容易污染被检的风速仪。国内计量技术机构的的很多风速检测装置结构简单，流场整定效果差，控制部分很简易，变频调速方式大都采用落后的电位器调节方式，风场的稳定性不高，均匀性较差，量程范围较窄，通常其流场均匀性在1.5%左右，流场稳定性在0.5%左右，量程比小于1:70。风场稳定时间较长，装置的整体性能不高，严重制约了风速仪表检测和科研工作的发展。
【发明内容】
[0004]本实用新型就是针对上述问题，提供一种便于对风速测量仪表进行检测和实验的高性能风速检测系统。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括入口段、第一扩散段、第一拐角段、风扇段、过渡段、第二扩散段、第二拐角段、整流段、稳定段、缩流段、试验段，其结构要点入口段、第一扩散段、第一拐角段、风扇段、过渡段、第二扩散段、第二拐角段、整流段、稳定段、缩流段依次首尾相连呈下长边中部开口的长方形，长方形下长边开口处为试验段，入口段、缩流段分别置于长方形下长边开口的两侧，第一拐角段、第二拐角段分别置于所述长方形两侧短边上(所述入口段、第一扩散段、第一拐角段、风扇段、过渡段、第二扩散段、第二拐角段、整流段、稳定段、缩流段均采用筒体结构)。
[0006]作为另一种优选方案，本实用新型所述风扇段内设置有风机，风机轴与直流电机输出轴相连，直流电机控制信号输入端口与变频调速器的控制信号输出端口相连，变频调速器的控制信号输入端口与程控器的控制信号输出端口相连，程控器的控制信号输入端口与工业控制机的控制信号输出端口相连；所述直流电机的轴段设置有旋转编码器，旋转编码器的信号输出端口与工业控制机的信号输入端口相连；所述缩流段出口处设置有标准风速仪，标准风速仪的信号输出端口与工业控制机的信号输入端口相连。
[0007]作为另一种优选方案，本实用新型所述风机的叶片采用铝合金叶片，风机的叶片和轮缘采用数控一次成型结构；所述缩流段采用双三次曲线结构；所述稳流段采用六边形蜂窝发生器装置。
[0008]作为另一种优选方案，本实用新型还包括手持控制器，手持控制器上设置有所述风机的风速设定按钮，控制器的信号传输端口通过485串口与所述工业控制机的信号传输端口相连。
[0009]作为另一种优选方案，本实用新型所述工业控制机的信号输入端口与信号采集模块的信号输出端口相连，信号采集模块的信号输入端口分别与压力变送器的信号输出端口、温湿度变送器的信号输出端口、标准皮托管处压差检测压差变送器的信号输出端口、喇叭口调整板处温度检测温度变送器的信号输出端口相连，标准皮托管设置在所述缩流段出口处，调整板设置在入口段(温度、压力、湿度变送器可以自动进行风速修正，标准风速通过标准风速计或标准皮托管得到)。
[0010]其次，本实用新型所述风扇段与过渡段通过非金属减震筒连接，减震筒两端分别通过密封卡带与风扇段、过渡段非刚性连接。
[0011]另外，本实用新型所述第二拐角段设置有气流导向板。
[0012]本实用新型有益效果。
[0013]本实用新型采用环路方式，使风扇产生的不稳定流场经过过渡段、扩散段、拐角段、整流段、稳定段、缩流段的整理，形成均匀稳定的流场，在试验段可以进行各类风速测量仪表的检测和实验。
[0014]经中国计量科学研宄院检测装置的测量范围达到0.2m/s?50m/s，装置的流场均勾性优于0.37% ;流场稳定性优于0.10% ;流场紊流度优于0.68%ο多项技术指标优于国内外技术机构同类装置的技术水平。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。
[0016]图1是本实用新型结构示意图。
[0017]图2是本实用新型转速调节控制框图。
【具体实施方式】
[0018]如图所示，本实用新型包括直流电机、风机、过渡段、扩散段、拐角段、整流段、稳定段、缩流段、试验段、入口段。系统可采用双闭环控制和分离型PID组合的方式进行控制，双闭环调速系统的内环是电流控制环，外环是速度控制环，直流电机轴段加装旋转编码器作为速度控制环的反馈。每一个环都含有一个调节器，可以实现直流电动机的调压调速和调磁调速，能够增加直流电动机的调速范围，改善电动机的低速特性。这种控制方式下，风速的控制是通过对风机转速的控制来实现的。风速控制系统采用前馈-反馈控制系统。前馈控制是指利用预先植入工业控制机系统的风机转速-风速的数学模型控制转速，控制曲线采用大量实际实验拟合转速和风速的曲线，通常情况下可直接达到所设定的风速，如果未达到风速要求，则反馈进行控制，对转速进行调整，调整的幅度由当前风速与设定风速之差决定，一般情况下，至多进行一次调整就可达到所设定的风速。
[0019]当风速的控制要求较高，如风速误差小于0.2m/s时，采用双闭环和分离型PID控制方式进行控制，由于风速控制是靠控制电机转速实现的，不同于温度控制，电机不能一下达到目标转速，会对电机有非常大的损伤，所以采用两种控制方法结合进行控制。系统软件预先设定有阈值，在达到阈值之前，控制系统采用双闭环控制方式达到设定阈值的风速，这时系统采用内置的通过实验拟合得到的转速风速调节曲线进行调速，当风速大于阈值后分离型PID控制方式介入进行风速控制，PID控制方式采用比例积分和微分进行参数设定。
[0020]采用标准风速仪和标准皮托管的双标准器方式，实现了超宽的风速测量范围，达到了普通两个风洞才能达到的风速范围，风速量程比达到了 1: