本發(fā)明涉及一種管道流速計(jì)以及使用方法，屬于管道流速傳感器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
流速計(jì)作為一個(gè)測(cè)量水流速度的設(shè)備，按領(lǐng)域，可以分為機(jī)械式、光學(xué)式、聲波學(xué)式等幾大類，其中：
光學(xué)式和聲波學(xué)式具有數(shù)據(jù)采集精度高，流速反饋及時(shí)、對(duì)管道流速不存在衰減等影響廣泛被使用在一些高精密的使用領(lǐng)域，比如：制藥、精密化工、流體模型建立、管道和水泵等精密流體輸送設(shè)備測(cè)試等；光學(xué)式和聲學(xué)式主要通過(guò)聲波、電磁波等介質(zhì)，利用其在不同流速的介質(zhì)下，對(duì)聲波、電磁波衰減影響不同、傳播速度不同的理念進(jìn)行制造，其主體包括發(fā)射器和接收器，均為高精密的設(shè)備；
在對(duì)環(huán)境的要求較高，很難使用在諸如電廠、化工廠等粉塵含量高、水汽含量高的環(huán)境，且此類設(shè)備成本也較高，對(duì)于一些環(huán)境較差的使用工況，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行經(jīng)常性的保養(yǎng)和維護(hù)，不是很適合這些單位產(chǎn)品利潤(rùn)較低的工廠使用；
機(jī)械式的流速計(jì)一般安裝于管道內(nèi)部，從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，外界環(huán)境對(duì)機(jī)械式的流速計(jì)影響不大，而且機(jī)械式的流速計(jì)一般采用一個(gè)在流體中不斷旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)葉輪，通過(guò)驅(qū)動(dòng)葉輪的轉(zhuǎn)速來(lái)獲取流速，其主體結(jié)構(gòu)包括葉輪和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，適合一些利潤(rùn)低、使用量大、對(duì)數(shù)據(jù)精度要求不高的工廠，但機(jī)械式的流速計(jì)也存在較大的缺點(diǎn)，為了降低數(shù)據(jù)模擬的難度，一般葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與管道的軸線同軸，流體迎面朝向葉輪流動(dòng)，所以葉輪給管道中流體流速帶來(lái)的衰減十分巨大，不僅可能使得管道內(nèi)的流速無(wú)法達(dá)到工作指標(biāo)，同時(shí)此種結(jié)構(gòu)的流速也不是非常準(zhǔn)確，一般只能按照在管路結(jié)構(gòu)的尾管位置，使用范圍也很小；
如ZL201110251948.0提出的一種機(jī)械式的流速計(jì)，其采用一個(gè)大型葉輪實(shí)現(xiàn)對(duì)流速的檢測(cè)，此流速計(jì)流阻較大，對(duì)流體驅(qū)動(dòng)泵的揚(yáng)程要求較高，且對(duì)整個(gè)管路帶來(lái)的流速衰減也較大，此外，此流速計(jì)一般需要串聯(lián)到管道內(nèi)，如果需要對(duì)現(xiàn)有管路進(jìn)行安裝，那么需要將現(xiàn)有管路進(jìn)行拆卸，整體工程量較大，此外轉(zhuǎn)動(dòng)式的流速計(jì)如果葉輪的品質(zhì)不高的話，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也會(huì)給管道帶來(lái)一定的抖動(dòng)，影響管路的壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)、聲學(xué)式流速計(jì)成本高、使用環(huán)形要求高，葉輪式流速計(jì)流阻大、安裝困難等技術(shù)問(wèn)題，提供一種管道流速計(jì)以及使用方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
一種管道流速計(jì)，包括基板，所述基板包括一個(gè)變形面和位于變形面兩邊的固定面，其中在所述變形面上直線陣列排布有若干擾流片，所述擾流片垂直的固定在變形面上，在所述變形面背向擾流片的一側(cè)上設(shè)置有若干壓力傳感器，所述基板上還設(shè)置有一個(gè)為壓力傳感器提供支持力的壓緊機(jī)構(gòu)，所述固定面包括一個(gè)與管道外壁面對(duì)應(yīng)的貼合面，貼合面緊密貼附在管道外壁上；
所述管道流速計(jì)還包括數(shù)據(jù)處理電路，所述數(shù)據(jù)處理電路包括與各個(gè)壓力傳感器連接的將壓力傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器，以及與各壓力傳感器的轉(zhuǎn)換器連接的數(shù)據(jù)處理器，通過(guò)數(shù)據(jù)處理器將各個(gè)轉(zhuǎn)換器輸出的電信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)換，并通過(guò)數(shù)據(jù)顯示器顯示出實(shí)際流速。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步創(chuàng)新，所述擾流片表面設(shè)置有連續(xù)狀的擾流波浪面。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步創(chuàng)新，所述各擾流片之間通過(guò)若干個(gè)連接器連接，所述連接器包括一個(gè)套接在擾流片上的固定套，相鄰兩個(gè)擾流片之間的固定套通過(guò)一個(gè)柔性連接板連接。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步創(chuàng)新，所述擾流片與變形面之間為一體成型，采用彈性材料制成。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步創(chuàng)新，所述變形面橫向分為中間區(qū)和沿層區(qū)，所述沿層區(qū)位于中間區(qū)的兩側(cè)，所述中間區(qū)的擾流片長(zhǎng)度大于沿層區(qū)擾流片的長(zhǎng)度，所述壓力傳感器分別中間區(qū)壓力傳感器和沿層區(qū)壓力傳感器，所述沿層區(qū)壓力傳感器的的靈敏度大于中間區(qū)壓力傳感器的靈敏度。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步創(chuàng)新，在所述變形面和固定面之間設(shè)置有減振區(qū)，所述減振區(qū)的厚度小于變形面、固定面的厚度，減振區(qū)為連續(xù)的之字形緩沖結(jié)構(gòu)。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步創(chuàng)新，在所述變形面和固定面的交界位置設(shè)置有一個(gè)條形的密封膠塊，所述密封膠塊與管道壁面接觸。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步創(chuàng)新，所述壓緊機(jī)構(gòu)包括一個(gè)安裝在變形面上部的封閉外殼，在所述封閉外殼內(nèi)設(shè)置有若干用于將壓力傳感器頂壓在變形面上的柱狀擠壓塊。
一種管道流速計(jì)的使用方法，包括如下若干個(gè)步驟：
第一步，安裝，在待測(cè)流量的管道壁面上切開(kāi)一個(gè)方形的開(kāi)口，開(kāi)口面積根據(jù)變形面的在平面上的投影面積進(jìn)行設(shè)置，將本流速計(jì)裝入到開(kāi)口內(nèi)，使得擾流片伸入到管道內(nèi)，將固定面通過(guò)粘合劑或者螺釘固定到管道的壁面上；
第二步，測(cè)試，打開(kāi)管道的通路，使得管道內(nèi)填充有一定流速的流體，且保證擾流片至少有百分之50,處于流體介質(zhì)內(nèi)，且開(kāi)口與流速計(jì)之間不發(fā)生泄漏；
第三步，數(shù)據(jù)采集，將流體的速度增大至正常工作狀態(tài)，使得正常工作狀態(tài)下的流體對(duì)擾流片產(chǎn)生擾動(dòng)，使得擾流片處于一定的流體壓力和擾動(dòng)之下，擾流片在受擾動(dòng)下發(fā)生抖動(dòng)，通過(guò)與擾流片根部連接的變形面，可以獲得擾流片的擾動(dòng)幅度，通過(guò)對(duì)變形面上壓力傳感器數(shù)據(jù)的收集，可以獲得變形面的變形程度即擾流片的擾動(dòng)幅度，通過(guò)相關(guān)計(jì)算式即可獲得流體在不同流層位置的流速。
本發(fā)明的有益效果是：
1、本結(jié)構(gòu)通過(guò)在管道內(nèi)安裝若干個(gè)擾流片，通過(guò)不同流速流體對(duì)擾流片擾動(dòng)影響不同的原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)流速的測(cè)量，相比于葉輪式的流速計(jì)，對(duì)流體流速的衰減更小，除了擾流片表面的沿層阻力外，給管路帶來(lái)的流速影響較小，不會(huì)因?yàn)閱蝹€(gè)流速計(jì)而影響到整個(gè)管路的流速。
2、本流速計(jì)可以通過(guò)切割機(jī)對(duì)現(xiàn)有管道進(jìn)行開(kāi)口并安裝，簡(jiǎn)單方便，不需要拆卸某些管路段，相比于葉輪式，安裝復(fù)雜度更低。
3、本流速計(jì)的減振區(qū)可以有效降低擾流片給整體管路帶來(lái)的抖動(dòng)影響，相比于葉輪式流速計(jì)，更加穩(wěn)定性。
4、分段式的擾流片考慮到了管路內(nèi)不同位置管道沿層阻力不同，流速也不同的問(wèn)題，為了保證流速，不同位置的擾流片長(zhǎng)度不同，將本流速計(jì)對(duì)管路流速的影響降至最低，為了補(bǔ)償不同短擾流片的擾流影響較小可能導(dǎo)致管路壁面位置流速檢測(cè)不準(zhǔn)確的問(wèn)題，本結(jié)構(gòu)提高了短擾流片處壓力傳感器的精度，控制了成本，保證了整個(gè)設(shè)備的精度。
5、本結(jié)構(gòu)考慮到一些異形管路內(nèi)流體的局部流速區(qū)別較大的問(wèn)題，將各個(gè)擾流片之間通過(guò)連接器柔性連接，使得各個(gè)擾流片之間可以保證一定的同步抖動(dòng)，以保證流體對(duì)流速計(jì)的驅(qū)動(dòng)力，保證數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性，而且連接器可以防止擾流片發(fā)生斷裂后脫落至管路內(nèi)，導(dǎo)致管道上相關(guān)設(shè)備卡死的問(wèn)題。
6、一體成型的擾流片與變形面相比于焊接結(jié)構(gòu)制造成本低，且力傳遞效率也更高，不容易發(fā)生擾流片的脫落，壽命也更長(zhǎng)。
7、封閉外殼可以在流速計(jì)處于一些環(huán)境較差的工況時(shí)，保證壓力傳感器不受水汽、空氣和一些活性氣體的腐蝕，也不容易受外界壓力的影響。
8、本結(jié)構(gòu)主要利用擾流片擾動(dòng)時(shí)壓力的變化區(qū)間大小來(lái)識(shí)別流速，所以對(duì)于擾流片的制造時(shí)的精度要求更低，相比于質(zhì)量平衡要求度較高的葉輪式流速計(jì)，本結(jié)構(gòu)品控要求更低，可以有效降低制造成本，縮短制造時(shí)間。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的剖面示意圖。
圖中：1、擾流片；2、變形面；3、固定面；4、減震區(qū)；5、壓力傳感器；6、封閉外殼；7、擠壓快；8、固定套；9、連接板；10、密封膠塊；A中間區(qū)；B、沿層區(qū)。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
如圖1，一種管道流速計(jì)，包括基板，所述基板包括一個(gè)變形面和位于變形面兩邊的固定面，其中在所述變形面上直線陣列排布有若干擾流片，所述擾流片垂直的固定在變形面上，所述擾流片與變形面之間為一體成型，采用彈性材料制成，擾流板的表面為連續(xù)的波浪狀，根據(jù)使用環(huán)境的不同采用彈性鋼材或彈性的有機(jī)材料制成，所述各擾流片之間通過(guò)若干個(gè)連接器連接，所述連接器包括一個(gè)套接在擾流片上的固定套，相鄰兩個(gè)擾流片之間的固定套通過(guò)一個(gè)柔性連接板連接；
在所述變形面和固定面之間設(shè)置有減振區(qū)，所述減振區(qū)的厚度小于變形面、固定面的厚度，減振區(qū)為連續(xù)的之字形緩沖結(jié)構(gòu)；
所述變形面橫向分為中間區(qū)和沿層區(qū)，所述沿層區(qū)位于中間區(qū)的兩側(cè)，所述中間區(qū)的擾流片長(zhǎng)度大于沿層區(qū)擾流片的長(zhǎng)度；
在所述變形面背向擾流片的一側(cè)上設(shè)置有若干壓力傳感器，所述壓力傳感器分別中間區(qū)壓力傳感器和沿層區(qū)壓力傳感器，所述沿層區(qū)壓力傳感器的的靈敏度大于中間區(qū)壓力傳感器的靈敏度；
所述壓緊機(jī)構(gòu)包括一個(gè)安裝在變形面上部的封閉外殼，壓緊機(jī)構(gòu)包括若干設(shè)置在內(nèi)用于將壓力傳感器頂壓在變形面上的柱狀擠壓塊，所述固定面包括一個(gè)與管道外壁面對(duì)應(yīng)的貼合面，貼合面緊密貼附在管道外壁上；
在所述變形面和固定面的交界位置設(shè)置有一個(gè)條形的密封膠塊，所述密封膠塊與管道壁面接觸；
所述管道流速計(jì)還包括數(shù)據(jù)處理電路，所述數(shù)據(jù)處理電路包括與各個(gè)壓力傳感器連接的將壓力傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器，以及與各壓力傳感器的轉(zhuǎn)換器連接的數(shù)據(jù)處理器，通過(guò)數(shù)據(jù)處理器將各個(gè)轉(zhuǎn)換器輸出的電信號(hào)進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)換，并通過(guò)數(shù)據(jù)顯示器顯示出實(shí)際流速。
本管道流速計(jì)的使用方法，包括如下若干個(gè)步驟：
第一步，安裝，在待測(cè)流量的管道壁面上切開(kāi)一個(gè)方形的開(kāi)口，開(kāi)口面積根據(jù)變形面的在平面上的投影面積進(jìn)行設(shè)置，將本流速計(jì)裝入到開(kāi)口內(nèi)，使得變形面嵌入到管道內(nèi)，擾流片伸入到管道內(nèi)，封閉外殼與管道壁面同面，將固定面通過(guò)粘合劑或者螺釘固定到管道的壁面上，密封膠塊嵌緊在變形面和管道開(kāi)口的交界處；
第二步，密封性測(cè)試，打開(kāi)管道的通路，使得管道內(nèi)填充有一定流速的流體，且保證擾流片至少有百分之50,處于流體介質(zhì)內(nèi)，且開(kāi)口與流速計(jì)之間不發(fā)生泄漏；
第三步，數(shù)據(jù)采集，將流體的速度增大至正常工作狀態(tài)，使得正常工作狀態(tài)下的流體對(duì)擾流片產(chǎn)生擾動(dòng)，使得擾流片處于一定的流體壓力和擾動(dòng)之下，擾流片在受擾動(dòng)下發(fā)生抖動(dòng)，通過(guò)與擾流片根部連接的變形面，可以獲得擾流片的擾動(dòng)幅度，通過(guò)對(duì)變形面上壓力傳感器數(shù)據(jù)的收集，可以獲得變形面的變形程度即擾流片的擾動(dòng)幅度，通過(guò)相關(guān)計(jì)算式即可獲得流體在不同流層位置的流速。
本發(fā)明主要利用不同流速流體對(duì)的擾動(dòng)不同，通過(guò)在不同流速下擾動(dòng)幅度和頻率均不同的擾流片，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道內(nèi)流體流速的檢測(cè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需其余精密的傳感器件，制造成本低，維護(hù)成本低；
安裝時(shí)，首先在管壁上切割開(kāi)口，對(duì)切割口打磨后在切割口邊緣涂抹樹(shù)脂膠；
隨后將本流速計(jì)裝入到開(kāi)口內(nèi)，使得變形面處于管道壁面內(nèi)，擾流片伸入到管道的流體流動(dòng)區(qū)域內(nèi)，將固定區(qū)采用密封粘合劑固定到管道壁面；
之后打開(kāi)管道內(nèi)的流體通路，使得流體在工作壓力的百分之50左右工作，對(duì)壓力傳感器進(jìn)行調(diào)整，以使得壓力傳感器的靈敏度和適應(yīng)流體的流速值；
最后在壓力傳感器上放置柱狀擠壓塊，并在變形面上部安裝封閉外殼，在變形面與封閉外殼之間填充一定壓力的惰性氣體以防止外部氣體進(jìn)入到封閉外殼內(nèi)導(dǎo)致傳感器的損壞；
測(cè)量時(shí)，本結(jié)構(gòu)分為A、B兩個(gè)區(qū)域，分別針對(duì)不同的沿層流阻，設(shè)計(jì)了中間區(qū)和沿層區(qū)，使得兩個(gè)區(qū)域的擾流片規(guī)格、壓力傳感器精度都不同，在保證流體流速檢測(cè)的精度的同時(shí)，降低了設(shè)備的成本；
測(cè)量獲得的壓力變化數(shù)據(jù)可以通過(guò)相關(guān)的擾流公式轉(zhuǎn)化成實(shí)際的局部流速值，再通過(guò)相關(guān)矩陣變化就可以獲得管道內(nèi)流體的流速和粘度的情況。
本結(jié)構(gòu)的有益效果有：
1、本結(jié)構(gòu)通過(guò)在管道內(nèi)安裝若干個(gè)擾流片，通過(guò)不同流速流體對(duì)擾流片擾動(dòng)影響不同的原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)流速的測(cè)量，相比于葉輪式的流速計(jì)，對(duì)流體流速的衰減更小，除了擾流片表面的沿層阻力外，給管路帶來(lái)的流速影響較小，不會(huì)因?yàn)閱蝹€(gè)流速計(jì)而影響到整個(gè)管路的流速。
2、本流速計(jì)可以通過(guò)切割機(jī)對(duì)現(xiàn)有管道進(jìn)行開(kāi)口并安裝，簡(jiǎn)單方便，不需要拆卸某些管路段，相比于葉輪式，安裝復(fù)雜度更低。
3、本流速計(jì)的減振區(qū)可以有效降低擾流片給整體管路帶來(lái)的抖動(dòng)影響，相比于葉輪式流速計(jì)，更加穩(wěn)定性。
4、分段式的擾流片考慮到了管路內(nèi)不同位置管道沿層阻力不同，流速也不同的問(wèn)題，為了保證流速，不同位置的擾流片長(zhǎng)度不同，將本流速計(jì)對(duì)管路流速的影響降至最低，為了補(bǔ)償不同短擾流片的擾流影響較小可能導(dǎo)致管路壁面位置流速檢測(cè)不準(zhǔn)確的問(wèn)題，本結(jié)構(gòu)提高了短擾流片處壓力傳感器的精度，控制了成本，保證了整個(gè)設(shè)備的精度。
5、本結(jié)構(gòu)考慮到一些異形管路內(nèi)流體的局部流速區(qū)別較大的問(wèn)題，將各個(gè)擾流片之間通過(guò)連接器柔性連接，使得各個(gè)擾流片之間可以保證一定的同步抖動(dòng)，以保證流體對(duì)流速計(jì)的驅(qū)動(dòng)力，保證數(shù)據(jù)收集的準(zhǔn)確性，而且連接器可以防止擾流片發(fā)生斷裂后脫落至管路內(nèi)，導(dǎo)致管道上相關(guān)設(shè)備卡死的問(wèn)題。
6、一體成型的擾流片與變形面相比于焊接結(jié)構(gòu)制造成本低，且力傳遞效率也更高，不容易發(fā)生擾流片的脫落，壽命也更長(zhǎng)。
7、封閉外殼可以在流速計(jì)處于一些環(huán)境較差的工況時(shí)，保證壓力傳感器不受水汽、空氣和一些活性氣體的腐蝕，也不容易受外界壓力的影響。
8、本結(jié)構(gòu)主要利用擾流片擾動(dòng)時(shí)壓力的變化區(qū)間大小來(lái)識(shí)別流速，所以對(duì)于擾流片的制造時(shí)的精度要求更低，相比于質(zhì)量平衡要求度較高的葉輪式流速計(jì)，本結(jié)構(gòu)品控要求更低，可以有效降低制造成本，縮短制造時(shí)間。
以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。