专利名称：热流体激光风速仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量高温流体的速度装置，可以非接触情况下测量容器内的 热流体速度及主流体方向和湍流发展程度。
背景技术：
目前，公知的流体速度测试仪，如皮托管，热线风速仪存在缺陷是在测量流体速度 过程中，要与流体接触。当流体相对温度高，或流体存在大量附带风尘，杂质，或蒸汽含量高 时，这类仪器就很难利用了。当然，现在还有多普勒测速仪，也可以做到与介质测量的非接 触，但价格昂贵，操作复杂。

发明内容为了克服现有的测速仪不能测量高温或热流体中含杂质等以及测量装置价格昂 贵和操作复杂的不足，本实用新型提供一套测量装置，该装置不仅能测量出被测流体的速 度，而且可以测量流体的方向，及大概的湍流模型。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是如图(1)依次安装激光发射器 (1)，反光镜⑵，二维光能感应器⑶，滤光器⑷，能谱分析仪(5)，激光电源(6)，信号放大 器⑶。如图⑴所示的，由激光发射器⑴发射一束激光，穿过流场(7)，到达另一端的反 光镜(2)，反光镜(2)将激光反射到二维光能感应器(3)。通过对能谱分析仪(5)的信号分 析，确定流场特性。一种测量高温流体的速度装置，激光发射器，.反光镜，二维感应器，滤光器，动态 信号分析仪，激光电源，流场，信号放大器，如

图1布置，其特征是由激光发射器发射一束 激光，到达另一端的反光镜，反光镜将激光反射到二维光能感应器。本实用新型的有益效果是，可以在测试在测热流场的同时，对流场的湍流的信号 分析可以了解湍流的发展状况，可以对流场有更加客观地认识。并且尽可能少的干涉流场。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。图(1)是本实用新型的基本原理图。图中1.激光发射器，2.反光镜，3. 二维感应器，4.滤光器，5.动态信号分析仪， 6.激光电源，7.流场，8.信号放大器。通过图(1)的设置，在流场中将中空的平板系统放置 在流场上下游不同地点，会在能谱分析仪(5)上得到不同的信号。图⑵是能谱分析仪(5)所收集信号的数据处理。如图(2)所示X/D是激光通 过流场(7)的不同位置，纵坐标是能谱分析仪(5)所收集的光谱能量信号一光谱密度函数 (powerspectral density function)，横坐标是收集处的波长值。图(2)中有9个收集信 号(参考图中的实线)来自于X/D的不同位置。[0012]本实用新型的有益效果是，可以在测试在测热流场的同时，对流场的湍流的信号 分析可以了解湍流的发展状况，可以对流场有更加客观地认识。
具体实施方式
如图所示当激光束通过热流场后，二维的激光感应器将感应两正交方向(比如 垂直和水平)上的能量波动信号。动态信号分析仪器的对感应器光谱能量信号进行处理； 这一处理过程是由计算机(LABVIEW软件)通过HPIB线操纵动态信号分析仪得到的。通过 计算，可以处理垂直和水平方向的光谱密度函数(power spectral density function)，过 程中的采样频率是ΙΟΚΗζ。由于热流体在相对较高速度和剪切流的产生将产生湍流，湍流在 发展过程中会出现发展中，和充分发展两个阶段，通过对光谱密度函数在不同波长下的状 态分布，可以确定湍流模型。具体来讲(图2，纵坐标光谱密度对数函数；横坐标波长对 数函数，X/D代表了主流上游到下游的位置)在上游湍流开始阶段低中频信号很不稳定， 在整个信号过渡过程中起伏较大。而下游湍流充分发展阶段信号平稳，并且垂直信号的斜 率是-2/3，如果是水平信号其斜率为-1，通过斜率的对比可以判断主流体的方向。湍流信 号受流场的外界和生成条件的影响，往往会产生相应信号拐点。随着X/D的增加，拐点向高 频区迁移。这一拐点迁移趋势和流速成线性关系，通过实验前的校准，可以根据简单的数据 校准备用表计算出相应的流速。这一校准过程中，包括对流体的压力和温度进行标定校准。 标定过程用普通的测试装置(气压计，热电偶)。
权利要求一种测量高温流体的速度装置，其特征是由激光发射器发射一束激光，到达另一端的反光镜，反光镜将激光反射到二维光能感应器。
专利摘要一种热流场测试装置在开放或封闭热流体流场中，由激光发射器发射一束激光，在穿过流场的另一端放置一个二维光能接收器。并将接收器输出信号按两维信号输出到一个能谱分析仪上，对信号进行光谱密度函数(power spectral density function)的分析。通过简单的查表计算，就可以确定流体的流速，方向，和湍流发展状况。
文档编号G01P5/26GK201594095SQ200920068340
公开日2010年9月29日 申请日期2009年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者刘海波, 简临君 申请人:刘海波;简临君