專利名稱：一種航行中噴水推進(jìn)器的噴口流量的測量方法
一種航行中噴水推進(jìn)器的噴口流量的測量方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明水流流量測量領(lǐng)域，具體涉及一種航行中噴水推進(jìn)器的噴口流量的測量方法。
背景技術(shù)：
噴水推進(jìn)器是水上機(jī)動(dòng)平臺(tái)的一種動(dòng)力裝置，噴口流速及流量是衡量噴水推進(jìn)器工作性能的一個(gè)重要指標(biāo)。在實(shí)際航行工況下，噴水推進(jìn)器噴水中通常含有氣體，噴口的噴水流速也非常大、振動(dòng)也很強(qiáng)烈，受這些條件的限制，目前沒有對航行中噴水推進(jìn)器噴口流量(即噴口的噴水流量)進(jìn)行有效測量的方法，測量結(jié)果存在較大的偏差，因此，尋求一種可對航行中噴水推進(jìn)器噴口流量進(jìn)行有效測量的方法十分必要。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可對航行中噴水推進(jìn)器的噴口流量進(jìn)行有效測量的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種航行中噴水推進(jìn)器的噴口流量的測量方法，將動(dòng)壓傳感器和含氣量傳感器通過傳感器安裝基座安裝于噴水推進(jìn)器所在的平臺(tái)上，使動(dòng)壓傳感器和含氣量傳感器位于噴水推進(jìn)器的噴口的正前方；將航速測量儀固定于所述平臺(tái)上， 用以測量所述平臺(tái)的航速，所述測量方法包括用于確定動(dòng)壓偏大系數(shù)β的拖樁步驟、用于確定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)I的拖拉步驟和用于確定航行中噴水推進(jìn)器的噴口流量Q的航行測定步驟，其中，
所述拖樁步驟為將拖樁固定于岸上，拖樁繩的一端拴于所述拖樁上，另一端栓于噴水推進(jìn)器所在的平臺(tái)上，所述拖樁繩串聯(lián)有用于測量拖樁拉力的拉力計(jì)；
實(shí)施拖樁時(shí)，啟動(dòng)噴水推進(jìn)器，通過拉力計(jì)獲取噴水推進(jìn)器在噴出水流時(shí)于拖樁繩212上產(chǎn) 生的拉力f，單位為N ;通過所述動(dòng)壓傳感器獲取噴水推進(jìn)器的第一噴口水流動(dòng) SP1，單位為Pa ；
所述動(dòng)壓偏大系數(shù)P =，
其中，α為拖樁繩與水平面間的水平夾角，單位為度；S為噴水推進(jìn)器的噴口面積，單位為m2 ；
所述拖拉步驟為將一拖拉繩的一端拴于所述平臺(tái)上，另一端拴于拖拉動(dòng)力裝置上；
實(shí)施拖拉時(shí)，關(guān)閉噴水推進(jìn)器，啟動(dòng)拖拉動(dòng)力裝置，通過拖拉動(dòng)力裝置拉動(dòng)所述平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，并通過所述動(dòng)壓傳感器獲取噴水推進(jìn)器的第二噴口水流動(dòng)壓P2，單位為Pa;通過所述含氣量傳感器獲取噴水推進(jìn)器的第一噴口水流含氣量P1，單位為％ ;通過所述航速測量儀獲取噴水推進(jìn)器所在平臺(tái)的第一航速Vhl，單位為m/s ；
通過P2P = I(1-A) An(^Fw)2確定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)ξ，其中，Pm為所述平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)所在介質(zhì)的靜水密度，單位為kg/m3 ；
所述航行測定步驟為啟動(dòng)噴水推進(jìn)器，使噴水推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)所在平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，通過所述動(dòng)壓傳感器獲取噴水推進(jìn)器的第三噴口水流動(dòng)壓P3,單位為Pa ;通過所述含氣量傳感器獲取噴水推進(jìn)器的第二噴口水流含氣量P2，單位為％ ;通過航速測量儀獲取噴水推進(jìn)器所在平臺(tái)的第二航速Vh2，單位為m/s ；
通過P3/ = |(l-p2) A ( G+M2)2確定噴口流速VP，噴口流速的單位為m/s ；
并通過Q = S(1-P2) PmVp確定噴口流量Q，噴口流量的單位為kg/s。
其中，所述動(dòng)壓傳感器和含氣量傳感器均安裝于位于噴口的正前方70mm 80mm 的位置上。
其中，所述拉力計(jì)、動(dòng)壓傳感器、含氣量傳感器和航速測量儀與處理計(jì)算機(jī)通信連接，以將采集到的信號(hào)傳輸至處理計(jì)算機(jī)，以通過處理計(jì)算機(jī)獲取動(dòng)壓偏大系數(shù)、平臺(tái)運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)、噴水推進(jìn)器的噴口流速及噴口流量。
其中，所述含氣量傳感器的檢測處理方法為
步驟1:將測量電橋的測量電極置于被測介質(zhì)中，其中，所述測量電橋包括電阻值為Rs的電橋電阻和所述測量電極，將正負(fù)等幅的音頻交流信號(hào)輸入至所述測量電極和電橋電阻構(gòu)成的串聯(lián)電路的兩端，其中，測量電極的兩端作為測量電橋的輸出端輸出極板電壓；
步驟2 :獲取音頻交流信號(hào)的有效值Ev和測量電極的極板電壓的有效值Ei ；
步驟3 :獲取測量電極間的電阻值Ri,其中，式= ，i = P對應(yīng)測量電極置于厶V ·Α所述被測介質(zhì)中的檢測量，i = O對應(yīng)測量電極置于不含氣的所述被測介質(zhì)中的檢測量；
步驟4 :計(jì)算測量電極間的水流含氣量P，其中，P=，其中，水流含氣Kp/kO +U)量P為體積濃度；
所述含氣量傳感器根據(jù)所述檢測處理方法獲取拖拉步驟中測量電極所處的流場環(huán)境的第一噴口水流含氣量P工，并獲取航行測定步驟中測量電極所處的流場環(huán)境的第二噴口水流含氣量P2。
其中，步驟2中，通過激勵(lì)源有效值轉(zhuǎn)換電路獲得所述音頻交流信號(hào)的有效值Ev， 通過電極有效值轉(zhuǎn)換電路獲得所述極板電壓的有效值Ei ;步驟2中，音頻交流信號(hào)的有效值Ev經(jīng)激勵(lì)源轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為激勵(lì)源標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Ιν，極板電壓的有效值Ei經(jīng)電極轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為極板標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Ii，其中，激勵(lì)源轉(zhuǎn)換電路與電極轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換系數(shù)相同；
所述含氣量傳感器通過其數(shù)據(jù)采集處理單元執(zhí)行步驟3和4，所述激勵(lì)源標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)經(jīng)激勵(lì)源電流信號(hào)隔離模塊輸入至數(shù)據(jù)采集處理單元中，極板標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Ii經(jīng)電極電流信號(hào)隔離模塊輸入至數(shù)據(jù)采集處理單元；所述數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)尺計(jì)算測1V-1I量電極置于所述被測介質(zhì)中的電阻值Rp及測量電極置于不含氣的所述被測介質(zhì)中的電阻值Ro。
其中，所述音頻交流信號(hào)的幅值為±12V ±18V，頻率為1500Hz 3000Hz。
本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的測量方法能夠?qū)叫羞^程中噴水推進(jìn)器噴口流量進(jìn)行精確測量，本發(fā)明的測量方法原理明確，步驟清晰，各測量值的測試方法也非常明確， 易于實(shí)現(xiàn)；另外，本發(fā)明的含氣量傳感器的檢測處理方法由于采用了正負(fù)等幅的音頻交流信號(hào)作為激勵(lì)源，有效解決電極表面極化和鈣化的問題；另外，采用音頻交流信號(hào)及極板電壓的有效值作為檢測量，簡化了信號(hào)檢測單元的復(fù)雜性，提高了電路的可靠性；再者，測量信號(hào)通過電壓電流轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，并進(jìn)行隔離后傳送給數(shù)據(jù)采集處理單元，提高了系統(tǒng)惡劣電磁環(huán)境下的抗干擾能力。


圖1為根據(jù)本發(fā)明所述含氣量傳感器的一種實(shí)施結(jié)構(gòu)的原理框圖2為圖1所示測量電橋的電路原理圖3為圖1所示的音頻激勵(lì)源的電路結(jié)構(gòu)；
圖4為圖1所示信號(hào)檢測單元及電壓電流轉(zhuǎn)換單元的電路結(jié)構(gòu)；
圖5為圖1所示數(shù)據(jù)采集處理單元的工作流程示意圖6為實(shí)施本發(fā)明所述拖樁步驟的實(shí)施結(jié)構(gòu)；
圖7為實(shí)施本發(fā)明所述拖拉步驟的實(shí)施結(jié)構(gòu)；
圖8為實(shí)施本發(fā)明的所述航行測定步驟的實(shí)施結(jié)構(gòu)；
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的噴口流量的測量方法的一種實(shí)施方式的流程框圖。
具體實(shí)施方式

執(zhí)行本發(fā)明的航行中噴水推進(jìn)器的噴口流量的測量方法時(shí)，如圖6、7和8所示，將動(dòng)壓傳感器201和含氣量傳感器202通過傳感器安裝基座203安裝于噴水推進(jìn)器所在的平臺(tái)210上，使動(dòng)壓傳感器201和含氣量傳感器202位于噴水推進(jìn)器的噴口 209的正前方例如是70mm 80mm的位置上，該位置可以獲得更有效的測量數(shù)據(jù)；將航速測量儀207固定于平臺(tái)210上，用以測量平臺(tái)的航速。
本發(fā)明的測量方法包括用于確定動(dòng)壓偏大系數(shù)β的拖樁步驟、用于確定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)I的拖拉步驟和用于確定航行中噴水推進(jìn)器的噴口流速Vp及噴口流量Q的航行測定步驟。
如圖6所示，所述拖樁步驟為將拖樁211固定于岸上，拖樁繩212 (本實(shí)施例采用鋼絲繩)的一端拴于拖樁211上，另一端栓于噴水推進(jìn)器所在的平臺(tái)210上，拖樁繩212串聯(lián)有用于測量拖樁拉力的拉力計(jì)213 ;實(shí)施拖樁時(shí)，啟動(dòng)噴水推進(jìn)器，通過拉力計(jì)213獲取噴水推進(jìn)器在噴出水流時(shí)于拖樁繩上產(chǎn)生的拉力f，單位為N(牛頓)；通過動(dòng)壓傳感器201 獲取噴水推進(jìn)器在拖樁步驟中的第一噴口水流動(dòng)壓PJ即噴口處水流的動(dòng)壓)，單位為Pa。
所述動(dòng)壓偏大系數(shù)=其中，α為拖樁繩與水平面間的水平夾角，單位為度，該水平夾角可通過量角器215獲得；S為噴水推進(jìn)器的噴口面積，單位為m2。
該動(dòng)壓偏大系數(shù)是指利用噴水推進(jìn)器的噴口水流動(dòng)壓來測量噴口流量時(shí)，需要對噴口水流動(dòng)壓進(jìn)行修正的系數(shù)。
如圖7所示，所述拖拉步驟為將一例如是鋼絲繩的拖拉繩223的一端拴于所述平臺(tái)上，另一端拴于拖拉動(dòng)力裝置221上；實(shí)施拖拉時(shí)，關(guān)閉噴水推進(jìn)器，啟動(dòng)拖拉動(dòng)力裝置 221，通過拖拉動(dòng)力裝置221拉動(dòng)所述平臺(tái)210運(yùn)動(dòng)，并通過動(dòng)壓傳感器201獲取噴水推進(jìn)器的第二噴口水流動(dòng)壓P2，單位為Pa ;通過含氣量傳感器202獲取噴水推進(jìn)器的第一噴口水流含氣量(即噴口處水流的含氣量)P i，單位為通過航速測量儀207獲取噴水推進(jìn)器所在平臺(tái)210的第一航速Vhl，單位為m/s。
通過P2/ =|(l-A)確定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)影響系數(shù) ，其中，Pm為所述平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)所在介質(zhì)的靜水密度，單位為kg/m3，靜水密度是指平臺(tái)所在介質(zhì)(本實(shí)施例是在湖泊中進(jìn)行測定)中的自然密度，相對于噴水推進(jìn)器噴出的介質(zhì)密度，也可稱為無外力干擾下的介質(zhì)密度，靜水密度可采用通常的密度計(jì)進(jìn)行測量獲取。所述平臺(tái)運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)是指噴水推進(jìn)器所在平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對噴水推進(jìn)器的噴口處水流產(chǎn)生的附加動(dòng)壓，利用動(dòng)壓測量噴水流速時(shí)，需要對動(dòng)壓測量值進(jìn)行平臺(tái)運(yùn)動(dòng)修正的系數(shù)。
如圖8所示，所述航行測定步驟為啟動(dòng)噴水推進(jìn)器，使噴水推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)所在平臺(tái) 210運(yùn)動(dòng)，通過動(dòng)壓傳感器201獲取噴水推進(jìn)器的第三噴口水流動(dòng)壓P3，單位為Pa ;通過含氣量傳感器202獲取噴水推進(jìn)器的第二噴口水流含氣量P 2，單位為％ ;通過 航速測量儀207 獲取噴水推進(jìn)器所在平臺(tái)的第二航速\2，單位為m/s。
通過P3A= !(l-p2)確定噴口流速 Vp，并通過 Q = S(1-P2) P mVP 確定噴口流量Q，噴口流量的單位為kg/s，其中的噴口面積S及靜水密度P m的定義與拖拉步驟相同。
以上動(dòng)壓傳感器201可通過動(dòng)壓傳感器電信號(hào)接口 201a，含氣量傳感器202可通過含氣量傳感器電信號(hào)接口 202a，航速測量儀207可通過航速測量儀電信號(hào)接口 207a，拉力計(jì)213可通過拉力計(jì)電信號(hào)接口 213a將采集到的信號(hào)傳輸至處理計(jì)算機(jī)230中進(jìn)行處理，以通過處理計(jì)算機(jī)230獲取動(dòng)壓偏大系數(shù)、平臺(tái)運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)、噴水推進(jìn)器的噴口流速及噴口流量。以上的水平夾角及噴口面積可通過處理計(jì)算機(jī)的輸入裝置輸入至處理計(jì)算機(jī)中。
圖9示出了拖樁步驟、拖拉步驟和航行測定步驟需要進(jìn)行測定的信號(hào)，及各步驟之間的關(guān)系。
如圖1所示，本發(fā)明的含氣量傳感器可包括音頻激勵(lì)源I、測量電橋2、信號(hào)檢測單元3和數(shù)據(jù)采集處理單元6，其中，如圖2所示，測量電橋I包括電阻值為Rs的電橋電阻和用于置入流場中執(zhí)行檢測的測量電極，測量電極和電橋電阻構(gòu)成的串聯(lián)電路的兩端為測量電橋的輸入端，用于輸入音頻激勵(lì)源I提供的正負(fù)等幅的音頻交流信號(hào)，測量電極的兩端為測量電橋的輸出端，用于輸出極板電壓。以上音頻交流信號(hào)可以采用幅值為±12V ±18V，頻率為1500Hz 3000Hz的音頻信號(hào)，本實(shí)施例采用的音頻交流信號(hào)的幅值為 ±15V，頻率為 3000Hz ο
該信號(hào)檢測單元3包括激勵(lì)源有效值轉(zhuǎn)換電路31和電極有效值轉(zhuǎn)換電路32，其中，激勵(lì)源有效值轉(zhuǎn)換電路31用于計(jì)算音頻交流信號(hào)的有效值Ev，電極有效值轉(zhuǎn)換電路32 用于計(jì)算極板電壓的有效值Ε”該信號(hào)檢測單元對音頻交流信號(hào)和極板電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)的同步檢測，雖然檢測信號(hào)是一個(gè)高頻交變信號(hào)，但其測試對象的固有頻率并不高，一般只有十幾赫茲，因此，電路中采用有效值作為測量值，不僅能滿足實(shí)際要求，還能簡化電路的復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的可靠性。
該數(shù)據(jù)采集處理單元6在接收到音頻交流信號(hào)的有效值和極板電壓的有效值后， 根據(jù)公式(I)計(jì)算測量電極間的電阻值Ri,根據(jù)公式(2)計(jì)算置于被測介質(zhì)中的測量電極間的水流含氣量C。
公式⑴，其中，i = P對應(yīng)測量電極置于所述被測介質(zhì)中的各檢測量，i = O對應(yīng)測量電極置于不含氣的所述被測介質(zhì)中的檢測量，即Rp和Ep分別為測量電極置于被測介質(zhì)中的電阻值和極板電壓的有效值，Rtl和Etl分別為測量電極置于不含氣的所述被測介質(zhì)中的電阻值和極板電壓的有效值。RJRq-1
公式(2) :C= -7 -0 -，其中，水流含氣量C為體積濃度。
為了提高信號(hào)傳送的抗干擾能力，本發(fā)明采用如圖1所示的電壓電流轉(zhuǎn)換單元4 將檢測的兩路電壓的有效值，即音頻交流信號(hào)的有效值Ev和極板電壓的有效值Ei,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)(即4 20mA的電流信號(hào))，再通過隔離輸出單元5將轉(zhuǎn)換得到的激勵(lì)源標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Iv和極板標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Ii傳輸至數(shù)據(jù)采集處理單元6進(jìn)行計(jì)算。
具體為該電壓電流轉(zhuǎn)換單元4包括轉(zhuǎn)換系數(shù)相同的激勵(lì)源轉(zhuǎn)換電路41和電極轉(zhuǎn)換電路42，激勵(lì)源轉(zhuǎn)換電路41將音頻交流信號(hào)的有效值Ev轉(zhuǎn)換為激勵(lì)源標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Iv， 電極轉(zhuǎn)換電路42將極板電壓的有效值Ei轉(zhuǎn)換為極板標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Ii ;隔離輸出單元5包括激勵(lì)源電流信號(hào)隔離模塊51和電極電流信號(hào)隔離模塊52，激勵(lì)源和電極電流信號(hào)隔離模塊分別將激勵(lì)源和極板標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)采集處理單元6，數(shù)據(jù)采集處理單元6根據(jù)公式(3)計(jì)算測量電極間的電阻值Ri,并根據(jù)以上公式(2)計(jì)算測量電極間的水流含氣量C。
公式⑶名=纟^，由于激勵(lì)源轉(zhuǎn)換電路41和電極轉(zhuǎn)換電路42的轉(zhuǎn)換系數(shù)相1V'1,同，因此，通過公式⑶和公式⑴計(jì)算得到的測量電極間的電阻值Ri是相同的，即進(jìn)行電壓/電流信號(hào)轉(zhuǎn)換不會(huì)影響測量值，公式(3)中的i與公式(I)中的i具有相同的定義。
如圖3所示，本發(fā)明的音頻激勵(lì)源I可包括波形發(fā)生器U2(本實(shí)施例采 用的型號(hào)為ICL8038)和運(yùn)放Ul (本實(shí)施例采用的型號(hào)為LM7332)，波形發(fā)生器U2生成需要頻率的正弦交流音頻信號(hào)，通過調(diào)整電阻R5、R6和電容C2的值，可以改變正弦交流音頻信號(hào)的頻率F，其關(guān)系式為
頻率F = O. 33/RXC2 (取 R5 = R6 = R)。
由于波形發(fā)生器U2直接生成的正弦交流音頻信號(hào)的幅度和驅(qū)動(dòng)能力有限，滿足不了使用要求，本實(shí)施例通過運(yùn)放Ul進(jìn)行幅度和功率放大，提高電橋激勵(lì)信號(hào)的幅值和驅(qū)動(dòng)能力，從而提高系統(tǒng)的測量精度。
如圖4所示，本實(shí)施例中，激勵(lì)源有效值轉(zhuǎn)換電路和電極有效值轉(zhuǎn)換電路可采用相同的電路結(jié)構(gòu)，激勵(lì)源轉(zhuǎn)換電路和電極轉(zhuǎn)換電路可采用相同的電路結(jié)構(gòu)，激勵(lì)源電流信號(hào)隔離模塊和電極電流信號(hào)隔離模塊也可采用相同的電路結(jié)構(gòu)，現(xiàn)以對音頻激勵(lì)源激輸出的音頻交流信號(hào)為例說明信號(hào)檢測單元3、電壓電流轉(zhuǎn)換單元4和隔離輸出單元5的具體實(shí)施結(jié)構(gòu)。
激勵(lì)源有效值轉(zhuǎn)換電路31包括波形真有效值轉(zhuǎn)換芯片U3(本實(shí)施例采用的型號(hào)為MX536)和電阻R8。波形真有效值轉(zhuǎn)換芯片U3將輸入的音頻交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為音頻交流信號(hào)的有效值Ev。
激勵(lì)源轉(zhuǎn)換電路41包括電壓電流轉(zhuǎn)換芯片U4(本實(shí)施例采用的型號(hào)為AD694)，主要功能是將波形真有效值轉(zhuǎn)換芯片U3輸出的音頻交流信號(hào)的有效值Ev轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4 20mA的激勵(lì)源標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Iv。
激勵(lì)源電流信號(hào)隔離模塊51包括電流隔離模塊U5(本實(shí)施例采用的型號(hào)為 T1100)，主要功能是將激勵(lì)源標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Iv進(jìn)行隔離后輸出至數(shù)據(jù)采集處理單元6。
本發(fā)明的含氣量傳感器根據(jù)所述檢測處理方法獲取拖拉步驟中測量電極所處的流場(介質(zhì))環(huán)境的第一噴口水流含氣量P工，并獲取航行測定步驟中測量電極所處的流場 (介質(zhì))環(huán)境的第二噴口水流含氣量P2。
如圖5所示，所述的數(shù)據(jù)采集處理單元6的工作流程為
步驟a :系統(tǒng)初始化，之后執(zhí)彳丁步驟b ；
步驟b :接收控制指令，之后執(zhí)行步驟c ；
步驟c :通過激勵(lì)源Α/D轉(zhuǎn)換通道接收激勵(lì)源標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Iv，并執(zhí)行Α/D轉(zhuǎn)換， 之后執(zhí)行步驟d ；
步驟d :通過電極Α/D轉(zhuǎn)換通道接收極板標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Ii,并執(zhí)行Α/D轉(zhuǎn)換，之后執(zhí)行步驟e ；
步驟e :根據(jù)尺計(jì)算測量電極間的電阻值Ri,之后執(zhí)行步驟f ；K-1I·
步驟f :判斷控制指令確定的工作模式是否為檢測水流含氣量，如是則執(zhí)行步驟 g，如否則執(zhí)行步驟h;RjR0-1
步驟g :根據(jù)C= 77^·計(jì)算水流含氣量，之后執(zhí)行步驟h ；Kp /
步驟h :存儲(chǔ)、顯示和輸出計(jì)算得到的測量值，之后執(zhí)行步驟b。
以上的系統(tǒng)初始化主要用于完成變量、采樣頻率等初始設(shè)置；接收控制指令主要功能是接收當(dāng)前系統(tǒng)的工作模式指令。所述數(shù)據(jù)采集處理單元6有兩種工作模式，除了測量被測介質(zhì)的水流含氣量外，另一種模式是獲得測量電極置于不含氣的液體(與被測介質(zhì)相同)中的測量電極間的電阻值Rtl,兩種模式的區(qū)別僅在于后者只需計(jì)算出電阻值Rci,無需再根據(jù)公式(2)計(jì)算出水流含氣量。
以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍，但凡在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)所做的等效變化及修飾，皆應(yīng)認(rèn)為落入了本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種航行中噴水推進(jìn)器的噴口流量的測量方法，其特征在于將動(dòng)壓傳感器和含氣量傳感器通過傳感器安裝基座安裝于噴水推進(jìn)器所在的平臺(tái)上，使動(dòng)壓傳感器和含氣量傳感器位于噴水推進(jìn)器的噴口的正前方；將航速測量儀固定于所述平臺(tái)上，用以測量所述平臺(tái)的航速，所述測量方法包括用于確定動(dòng)壓偏大系數(shù)3的拖樁步驟、用于確定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)I的拖拉步驟和用于確定航行中噴水推進(jìn)器的噴口流量Q的航行測定步驟，其中， 所述拖樁步驟為將拖樁固定于岸上，拖樁繩的一端拴于所述拖樁上，另一端栓于噴水推進(jìn)器所在的平臺(tái)上，所述拖樁繩串聯(lián)有用于測量拖樁拉力的拉力計(jì)； 實(shí)施拖樁時(shí)，啟動(dòng)噴水推進(jìn)器，通過拉力計(jì)獲取噴水推進(jìn)器在噴出水流時(shí)于拖樁繩212上產(chǎn)生的拉力f，單位為N ;通過所述動(dòng)壓傳感器獲取噴水推進(jìn)器的第一噴口水流動(dòng)壓P1,單位為Pa ； 所述動(dòng)壓偏大系數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量方法，其特征在于所述動(dòng)壓傳感器和含氣量傳感器均安裝于位于噴口的正前方70mm 80mm的位置上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量方法，其特征在于所述拉力計(jì)、動(dòng)壓傳感器、含氣量傳感器和航速測量儀與處理計(jì)算機(jī)通信連接，以將采集到的信號(hào)傳輸至處理計(jì)算機(jī)，以通過處理計(jì)算機(jī)獲取動(dòng)壓偏大系數(shù)、平臺(tái)運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)、噴水推進(jìn)器的噴口流速及噴口流量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的測量方法，其特征在于所述含氣量傳感器的檢測處理方法為 步驟1:將測量電橋的測量電極置于被測介質(zhì)中，其中，所述測量電橋包括電阻值為Rs的電橋電阻和所述測量電極，將正負(fù)等幅的音頻交流信號(hào)輸入至所述測量電極和電橋電阻構(gòu)成的串聯(lián)電路的兩端，其中，測量電極的兩端作為測量電橋的輸出端輸出極板電壓；步驟2 :獲取音頻交流信號(hào)的有效值Ev和測量電極的極板電壓的有效值Ei ； 步驟3 :獲取測量電極間的電阻值Ri,其中，式，i = p對應(yīng)測量電極置于所述被測介質(zhì)中的檢測量，i = O對應(yīng)測量電極置于不含氣的所述被測介質(zhì)中的檢測量； RJR0-I 步驟4:計(jì)算測量電極間的水流含氣量P,n^p,p= DpL 。，其中，水流含氣量P為體積濃度； 所述含氣量傳感器根據(jù)所述檢測處理方法獲取拖拉步驟中測量電極所處的流場環(huán)境的第一噴口水流含氣量P i，并獲取航行測定步驟中測量電極所處的流場環(huán)境的第二噴口水流含氣量P2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量方法，其特征在于步驟2中，通過激勵(lì)源有效值轉(zhuǎn)換電路獲得所述音頻交流信號(hào)的有效值Ev，通過電極有效值轉(zhuǎn)換電路獲得所述極板電壓的有效值Ei ;步驟2中，音頻交流信號(hào)的有效值Ev經(jīng)激勵(lì)源轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為激勵(lì)源標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Iv，極板電壓的有效值Ei經(jīng)電極轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為極板標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Ii，其中，激勵(lì)源轉(zhuǎn)換電路與電極轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換系數(shù)相同； 所述含氣量傳感器通過其數(shù)據(jù)采集處理單元執(zhí)行步驟3和4，所述激勵(lì)源標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)經(jīng)激勵(lì)源電流信號(hào)隔離模塊輸入至數(shù)據(jù)采集處理單元中，極板標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)Ii經(jīng)電極電流信號(hào)隔離模塊輸入至數(shù)據(jù)采集處理單元；所述數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)4 = 計(jì)算測量電極置于所述被測介質(zhì)中的電阻值&及測量電極置于不含氣的所述被測介質(zhì)中的電阻值Ro。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量方法，其特征在于所述音頻交流信號(hào)的幅值為± 12V 土 18V，頻率為 1500Hz 3000Hz。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種航行中噴水推進(jìn)器的噴口流量的測量方法，將動(dòng)壓傳感器和含氣量傳感器安裝于噴水推進(jìn)器所在的平臺(tái)上，將航速測量儀固定于平臺(tái)上，測量方法包括用于確定動(dòng)壓偏大系數(shù)的拖樁步驟、用于確定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)的拖拉步驟和用于確定航行中噴水推進(jìn)器的噴口流量的航行測定步驟，其中，拖樁步驟確定動(dòng)壓偏大系數(shù)；拖拉步驟確定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)影響系數(shù)；航行測定步驟確定噴口流量。本發(fā)明的測量方法能夠?qū)叫羞^程中噴水推進(jìn)器噴口流量進(jìn)行精確測量，本發(fā)明的測量方法原理明確，步驟清晰，各測量值的測試方法也非常明確，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G01N27/00GK102980619SQ201210455278
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者查長流, 劉培志, 錢毅, 王晉華, 周宏志, 劉珊, 劉新廣, 張敏, 瞿蓉, 徐英新, 胡雄文, 趙小川, 趙欣欣, 劉瑩, 施建昌, 田錚, 崔倩楠, 張?jiān)? 李陳, 陳賢相, 左明, 于晶, 郝麗麗 申請人:中國兵器工業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究所