本發(fā)明屬于測速技術(shù)領(lǐng)域,尤其是涉及一種適用于旋轉(zhuǎn)條件下的熱線測試設(shè)備。
背景技術(shù):
在旋轉(zhuǎn)機械的湍流邊界層的研究中,速度測量一直以來都是一個較難的課題,想要研究邊界層內(nèi)湍流流動,需要對湍流邊界層內(nèi)的速度進(jìn)行測量。熱線風(fēng)速儀是一種目前應(yīng)用非常廣泛的速度測量技術(shù),尤其對于邊界層內(nèi)速度的測量,具有很高的時間分辨率以及測試頻率。對于分析邊界層內(nèi)湍流流動具有很重要的意義。然而,常規(guī)的熱線測試系統(tǒng)(cta)不適用于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下對速度進(jìn)行測量測量。同時熱線風(fēng)速儀采用惠斯通電橋,輸出模擬信號,無線信號的傳播穩(wěn)定性差,而若使用滑環(huán)實現(xiàn)動靜轉(zhuǎn)換,則將對輸出信號產(chǎn)生干擾。
在實現(xiàn)本發(fā)明實施例的過程中,發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的熱線測試設(shè)備無法對旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的流體進(jìn)行速度的測量,且使用滑環(huán)實現(xiàn)動靜轉(zhuǎn)換的過程中也無法保證信號的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何解決現(xiàn)有的熱線測試設(shè)備無法對旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的流體進(jìn)行速度的測量,且使用滑環(huán)實現(xiàn)動靜轉(zhuǎn)換的過程中也無法保證信號的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的問題。
針對以上技術(shù)問題,本發(fā)明的實施例提供了一種適用于旋轉(zhuǎn)條件下的熱線測試設(shè)備,包括動靜轉(zhuǎn)換裝置、測試過程中隨著待測試流體轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)端、靜止放置的數(shù)據(jù)接收端;
所述動靜轉(zhuǎn)換裝置連接所述旋轉(zhuǎn)端和所述數(shù)據(jù)接收端;
所述旋轉(zhuǎn)端將所述待測試流體旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的電信號傳輸?shù)剿鰟屿o轉(zhuǎn)換裝置,所述動靜轉(zhuǎn)換裝置將所述電信號傳輸?shù)剿鰯?shù)據(jù)接收端,所述數(shù)據(jù)接收端存儲所述電信號。
可選地,所述動靜轉(zhuǎn)換裝置為導(dǎo)電滑環(huán);
所述旋轉(zhuǎn)端的輸出端連接所述導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)子所在的一端,所述數(shù)據(jù)接收端連接所述導(dǎo)電滑環(huán)的定子所在的一端。
可選地,所述旋轉(zhuǎn)端包括熱線探針、cta模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊;
所述熱線探針連接所述cta模塊的輸入端,所述cta模塊的輸出端連接所述a/d轉(zhuǎn)換模塊的輸入端;
所述a/d轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接所述導(dǎo)電滑環(huán);
其中,在測量所述待測試流體湍流邊界層的速度時,所述熱線探針置于所述待測試流體內(nèi),所述cta模塊用于測量所述熱線探針上的電信號,并將所述電信號傳輸至所述a/d轉(zhuǎn)換模塊;所述a/d轉(zhuǎn)換模塊將所述電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,并將所述數(shù)字信號傳輸至所述導(dǎo)電滑環(huán)。
可選地,所述cta模塊包括惠斯通電橋。
可選地,所述數(shù)據(jù)接收端還用于根據(jù)預(yù)先存儲的數(shù)字信號和湍流邊界層的速度的對應(yīng)關(guān)系,將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為所述待測試流體湍流邊界層的速度。
可選地,還包括顯示模塊;
所述顯示模塊用于顯示所述待測試流體湍流邊界層的速度。
可選地,所述cta模塊的尺寸為70mm×40mm×20mm;所述a/d轉(zhuǎn)換模塊的尺寸為50mm×60mm×15mm。
本發(fā)明的實施例提供了一種適用于旋轉(zhuǎn)條件下的熱線測試設(shè)備,該設(shè)備包括動靜轉(zhuǎn)換裝置、旋轉(zhuǎn)端和數(shù)據(jù)接收端,在對待測試流體的湍流邊界層的速度進(jìn)行測量時,旋轉(zhuǎn)端隨著待測試流體一起旋轉(zhuǎn),實時采集與待測試流體湍流邊界層的速度相關(guān)的電信號,通過動靜轉(zhuǎn)換裝置將電信號傳輸至數(shù)據(jù)接收端。相比于傳統(tǒng)的只能在靜止?fàn)顟B(tài)下對流體的速度進(jìn)行測量的裝置,該裝置中的旋轉(zhuǎn)端能夠隨著待測試流體一起旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)了對旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下流體的湍流邊界層的速度的測量。另一方面,在通過動靜轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行電信號的傳輸時,引入a/d轉(zhuǎn)換模塊,將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,然后再傳輸至導(dǎo)電滑環(huán),從而降低了由于滑環(huán)轉(zhuǎn)動帶來的信號干擾。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明一個實施例提供的適用于旋轉(zhuǎn)條件下的熱線測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本發(fā)明另一個實施例提供的適用于旋轉(zhuǎn)條件下的熱線測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
圖1為發(fā)明的實施例提供的適用于旋轉(zhuǎn)條件下的熱線測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖,參見圖1,該設(shè)備包括動靜轉(zhuǎn)換裝置102、測試過程中隨著待測試流體轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)端101、靜止放置的數(shù)據(jù)接收端103;
所述動靜轉(zhuǎn)換裝置102連接所述旋轉(zhuǎn)端101和所述數(shù)據(jù)接收端103;
所述旋轉(zhuǎn)端101將所述待測試流體旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的電信號傳輸?shù)剿鰟屿o轉(zhuǎn)換裝置102,所述動靜轉(zhuǎn)換裝置102將所述電信號傳輸?shù)剿鰯?shù)據(jù)接收端103,所述數(shù)據(jù)接收端103存儲所述電信號。
需要說明的是,本實施例提供的熱線測試設(shè)備主要用于對旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的流體的速度進(jìn)行測試。相比于只能處于靜止?fàn)顟B(tài)下對待測試流體進(jìn)行測試的設(shè)備,本實施例提供的熱線測試設(shè)備的旋轉(zhuǎn)端隨著待測試流體一起轉(zhuǎn)動,避免了流體自身的轉(zhuǎn)動對測試結(jié)果的影響。
可理解的是,由于本實施例提供的熱線測試設(shè)備的旋轉(zhuǎn)端在測試的過程中隨著待測試流體轉(zhuǎn)動,而用于接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接收端為靜止?fàn)顟B(tài),那么連接旋轉(zhuǎn)端和數(shù)據(jù)接收端的動靜轉(zhuǎn)換裝置,則需要實現(xiàn)“動靜轉(zhuǎn)換”,使得旋轉(zhuǎn)端的轉(zhuǎn)動對靜止放置的數(shù)據(jù)接收端沒有影響。例如,可以采用導(dǎo)電滑環(huán)作為動靜轉(zhuǎn)換裝置,從而實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)端轉(zhuǎn)動過程中能夠與導(dǎo)電滑環(huán)保持正常的連接,確保數(shù)據(jù)的傳輸。當(dāng)然,能夠?qū)崿F(xiàn)“動靜轉(zhuǎn)換”,使得旋轉(zhuǎn)端的轉(zhuǎn)動對靜止放置的數(shù)據(jù)接收端沒有影響的裝置均可以作為上述動靜轉(zhuǎn)換裝置,本實施例對此不作具體限制。
待測試流體可以為液體或者氣體,本實施例對此不作具體限制。
本發(fā)明的實施例提供了一種適用于旋轉(zhuǎn)條件下的熱線測試設(shè)備,該設(shè)備包括動靜轉(zhuǎn)換裝置、旋轉(zhuǎn)端和數(shù)據(jù)接收端,在對待測試流體的湍流邊界層的速度進(jìn)行測量時,旋轉(zhuǎn)端隨著待測試流體一起旋轉(zhuǎn),實時采集與待測試流體湍流邊界層的速度相關(guān)的電信號,通過動靜轉(zhuǎn)換裝置將電信號傳輸至數(shù)據(jù)接收端。相比于傳統(tǒng)的只能在靜止?fàn)顟B(tài)下對流體的速度進(jìn)行測量的裝置,該裝置中的旋轉(zhuǎn)端能夠隨著待測試流體一起旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)了對旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下流體的湍流邊界層的速度的測量。另一方面,在通過動靜轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行電信號的傳輸時,引入a/d轉(zhuǎn)換模塊,將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,然后再傳輸至導(dǎo)電滑環(huán),從而降低了由于滑環(huán)轉(zhuǎn)動帶來的信號干擾。。
更進(jìn)一步地,在上述實施例的基礎(chǔ)上,所述動靜轉(zhuǎn)換裝置為導(dǎo)電滑環(huán);
所述a/d轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接所述導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)子所在的一端,所述數(shù)據(jù)接收端連接所述導(dǎo)電滑環(huán)的定子所在的一端。
本實施例采用導(dǎo)電滑環(huán)作為連接旋轉(zhuǎn)端和數(shù)據(jù)接收端的動靜轉(zhuǎn)換裝置,旋轉(zhuǎn)端連接導(dǎo)電滑環(huán)轉(zhuǎn)子所在的一端,動靜轉(zhuǎn)換裝置連接導(dǎo)電滑環(huán)定子所在的一端,保證了旋轉(zhuǎn)端的旋轉(zhuǎn)對數(shù)據(jù)接收端不產(chǎn)生影響,實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)端到數(shù)據(jù)接收端的信號傳輸。
更進(jìn)一步地,在上述各個實施例的基礎(chǔ)上,如圖2所示,該熱線測試設(shè)備的旋轉(zhuǎn)端包括熱線探針、cta模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊;
所述熱線探針連接所述cta模塊的輸入端,所述cta模塊的輸出端連接所述a/d轉(zhuǎn)換模塊的輸入端;
所述a/d轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接所述導(dǎo)電滑環(huán);
其中,在測量所述待測試流體湍流邊界層的速度時,所述熱線探針置于所述待測試流體內(nèi),所述cta模塊用于測量所述熱線探針上的電信號,并將所述電信號傳輸至所述a/d轉(zhuǎn)換模塊;所述a/d轉(zhuǎn)換模塊將所述電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,并將所述數(shù)字信號傳輸至所述導(dǎo)電滑環(huán)。
更進(jìn)一步地,在所述cta模塊和所述a/d轉(zhuǎn)換模塊之間還包括用于對cta模塊輸出的電信號進(jìn)行模擬信號預(yù)處理的電路。
需要說明的是,a/d轉(zhuǎn)換模塊用于實現(xiàn)模擬信號對數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。在對待測試流體進(jìn)行測試的過程中,若直接將模擬信號通過導(dǎo)電滑環(huán)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收端,則會因為模擬信號的不穩(wěn)定性給測試結(jié)果產(chǎn)生影響。為了提高信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性,提高對待測試流體進(jìn)行測試的準(zhǔn)確性,本實施例中將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后再進(jìn)行信號的傳輸。這種信號的傳輸方式,降低了由于滑環(huán)轉(zhuǎn)動帶來的信號干擾,保證了導(dǎo)電滑環(huán)實現(xiàn)動靜轉(zhuǎn)換的過程中信號的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
需要說明的是,在對待測試流體進(jìn)行測試的過程中,熱線探針直接與待測試流體接觸。cta模塊用于對待測試流體流過熱線探針引起的電信號的變化進(jìn)行采集??衫斫獾氖?,cta模塊所采集的電信號為模擬信號。
cta模塊可以直接將采集的模擬信號傳輸至a/d轉(zhuǎn)換模塊,也可以對該模擬信號進(jìn)行預(yù)處理之后再將其傳輸至a/d轉(zhuǎn)換模塊。
本實施例提供了的適用于旋轉(zhuǎn)條件下的熱線測試設(shè)備,在旋轉(zhuǎn)端設(shè)置a/d轉(zhuǎn)換模塊,將cta模塊采集的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后,再通過導(dǎo)電滑環(huán)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)接收端,降低了由于滑環(huán)轉(zhuǎn)動帶來的信號干擾,保證了信號傳輸過程的穩(wěn)定性,提高了對待測試流體的速度測量的準(zhǔn)確性。
更進(jìn)一步地,在上述各個實施例的基礎(chǔ)上,所述cta模塊包括惠斯通電橋。
需要說明的是,cta模塊是集成的,其內(nèi)部是一個惠斯通電橋,而且里面還有一些調(diào)制電路。它的作用是將熱線探針的信號進(jìn)行放大,但是又不會引入誤差。
本實施例提供的適用于旋轉(zhuǎn)條件下的熱線測試設(shè)備中,cta模塊至少包括惠斯通電橋,通過惠斯通電橋?qū)峋€探針上的電信號進(jìn)行采集。當(dāng)然,cta模塊還可以包括一些調(diào)制電路或者放大電路,以便對通過惠斯通電橋采集的電信號進(jìn)行放大和優(yōu)化。
更進(jìn)一步地,在上述各個實施例的基礎(chǔ)上,所述數(shù)據(jù)接收端還用于根據(jù)預(yù)先存儲的數(shù)字信號和湍流邊界層的速度的對應(yīng)關(guān)系,將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為所述待測試流體湍流邊界層的速度。
如圖2所示,數(shù)據(jù)接收端可以為一電腦,該電腦能夠?qū)?shù)據(jù)信號進(jìn)行存儲,并將該數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的速度信號。
具體的,該電腦內(nèi)預(yù)先存儲有數(shù)字信號和湍流邊界層的速度的對應(yīng)關(guān)系,例如,數(shù)字信號和湍流邊界層的速度的映射關(guān)系表。當(dāng)數(shù)據(jù)接收端接收到數(shù)字信號后,根據(jù)該映射關(guān)系表找到每一數(shù)字信號對應(yīng)的湍流邊界層的速度,從而實現(xiàn)數(shù)字信號和湍流邊界層的速度之間的轉(zhuǎn)換。
其中,所述映射關(guān)系表通過標(biāo)定的方法獲取,具體地,
將熱線探針放在一個已知速度的風(fēng)洞中,測量電壓或者電流,然后得出電壓或者電流與速度的標(biāo)定曲線。
實際測量過程中,得到的數(shù)字信號是電壓或者電流的數(shù)字信號,將該數(shù)字信號帶入上述電壓或者電流與速度的標(biāo)定曲線中,得到湍流邊界層的速度的曲線。
更進(jìn)一步地,在上述各個實施例的基礎(chǔ)上,還包括顯示模塊;
所述顯示模塊用于顯示所述待測試流體湍流邊界層的速度。
可理解的是,上述的數(shù)據(jù)接收端和顯示模塊可以為圖2中所示的電腦。通過該電腦,用戶可以對顯示的結(jié)果進(jìn)行控制,例如,用戶可以選擇用表格顯示待測試流體湍流邊界層的速度,或者用曲線圖的形式顯示待測試流體湍流邊界層的速度,本實施例對此不作限制。
本實施例提供的數(shù)據(jù)接收端、顯示模塊可以實現(xiàn)采集的電信號到速度值之間的轉(zhuǎn)換和顯示,保證了用戶能夠及時準(zhǔn)確的獲取到對待測試流體測量的湍流邊界層的速度。
更進(jìn)一步地,在上述各個實施例的基礎(chǔ)上,所述cta模塊的尺寸為70mm×40mm×20mm;所述a/d轉(zhuǎn)換模塊的尺寸為50mm×60mm×15mm。
只能用于靜止?fàn)顟B(tài)下對流體的速度進(jìn)行測量的設(shè)備尺寸大約為50cm×50cm×15cm。本實施例中提供的適用于旋轉(zhuǎn)條件下的熱線測試設(shè)備對各個模塊的尺寸進(jìn)行控制,例如,cta模塊的尺寸(長、寬、高)為70mm×40mm×20mm,a/d轉(zhuǎn)換模塊的尺寸(長、寬、高)為50mm×60mm×15mm,從而使得旋轉(zhuǎn)端的尺寸更小,避免了旋轉(zhuǎn)端隨著待測試流體轉(zhuǎn)動過程中,給承載待測試流體的設(shè)備帶來過重的負(fù)擔(dān),保證了在不對待測試流體的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生影響的情況下,對待測試流體湍流邊界層的速度進(jìn)行測量。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的實施例提供的適用于旋轉(zhuǎn)條件下的熱線測試設(shè)備,可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下湍流邊界層的測量;旋轉(zhuǎn)測試系統(tǒng)具有小型化、模塊化的特點,易安裝與使用;采用a/d轉(zhuǎn)換后的信號通過usb導(dǎo)電滑環(huán)實現(xiàn)動靜轉(zhuǎn)換,具有抗干擾能力強的。
最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。