專利名稱：一種氣體三維流速場(chǎng)測(cè)定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種流體力學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)儀器，尤其是ー種氣體三維流速場(chǎng)測(cè)定儀。
背景技術(shù)：
氣體流速是ー個(gè)流體力學(xué)方面的重要物理量，對(duì)氣體流速的測(cè)定方法有多種，其中有比皮托管法、孔板法、熱線傳感器法等。熱線傳感器法是ー種應(yīng)用很廣的測(cè)定氣體流速的方法，具有測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、測(cè)量反應(yīng)速度快、便于遠(yuǎn)程測(cè)量的特點(diǎn)。但以上的這些測(cè)量方法都只能測(cè)ー維方向的氣體流速，市場(chǎng)上尚沒有測(cè)定氣體三維流速場(chǎng)的儀器，而現(xiàn)實(shí)自然界氣體的流動(dòng)方向并不都是ー維的，特別是在一些復(fù)雜的自然環(huán)境下需要測(cè)氣體流動(dòng)的三維流速場(chǎng)，所以設(shè)計(jì)ー種儀器用于氣體三維流速場(chǎng)的測(cè)定具有很重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了能便于測(cè)量氣體的三維流速場(chǎng)，本發(fā)明提供的氣體三維流速場(chǎng)測(cè)定儀仍選用熱線傳感器作為測(cè)量氣體流速的主要器件。熱線傳感器測(cè)氣體流速的原理是熱線傳感器采用鎢、鉬等穩(wěn)定性好、電阻溫度系數(shù)大的金屬材料做成細(xì)絲，用電流加熱的方式使它的溫度高于周圍的環(huán)境溫度，當(dāng)周圍氣流通過時(shí)帶走熱線的熱量，使熱線的溫度及電阻、電流發(fā)生變化，因此熱線傳感器就把流速的信息轉(zhuǎn)變成了電學(xué)的信息傳輸出去。故如前所述，應(yīng)用熱線傳感器時(shí)具有測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、測(cè)量反應(yīng)速度快、便于遠(yuǎn)程測(cè)量的特點(diǎn)。但熱線傳感器卻不能在三維測(cè)量的場(chǎng)合下簡(jiǎn)單地應(yīng)用，因?yàn)橐话愕臒峋€傳感器在測(cè)量時(shí)，通常都被暴露在敞開的空間，從各個(gè)方向來的氣流都可經(jīng)過熱線并使其降溫，故傳感器對(duì)氣流的方向不敏感，無法判斷在三維流速場(chǎng)中氣流在各個(gè)方向上的分量。為此，本發(fā)明為熱線傳感器設(shè)計(jì)了特制的外殼，使做成的熱線傳感器測(cè)量裝置既要對(duì)氣流的測(cè)量有明顯的方向性，又要注意盡量減少測(cè)量裝置對(duì)橫向氣流的風(fēng)阻因素，使特制的外殼不致引起紊流和流速場(chǎng)的較大畸變。再用這樣的三個(gè)完全相同的熱線傳感器測(cè)量裝置組合起來，三個(gè)熱線傳感器測(cè)量裝置安裝在同一個(gè)支座上，三者相互正交排列，分別指向三個(gè)相互垂直的方向，用以測(cè)量氣流在三維各方向的分量，再把測(cè)得的氣流三維各方向的分量的數(shù)據(jù)經(jīng)電纜傳輸?shù)絻x器主機(jī)去，由此構(gòu)成氣體三維流速場(chǎng)測(cè)定儀。關(guān)于熱線傳感器測(cè)量裝置特制的外殼設(shè)計(jì)原理是外殼整體呈現(xiàn)ー個(gè)扁球體，在此扁球體的軸線上有ー個(gè)圓筒狀的風(fēng)道，風(fēng)道縱向貫穿整個(gè)扁球體，熱線就橫在風(fēng)道中間的直徑位置上。通過風(fēng)道的氣流量大小與氣流方向和風(fēng)道軸線間夾角的余弦成正比，即氣流方向沿風(fēng)道軸線時(shí)，通過風(fēng)道的氣流量最大；氣流方向與風(fēng)道軸線垂直時(shí)，通過風(fēng)道的氣流量為零。而當(dāng)氣流方向與風(fēng)道軸線垂直時(shí)，氣流遇到的是外殼扁球體的側(cè)面，扁球體的側(cè)面對(duì)氣流的風(fēng)阻很小，因此對(duì)流速場(chǎng)干擾也很小，不致引起紊流和流速場(chǎng)的較大畸變。本發(fā)明所述的氣體三維流速場(chǎng)測(cè)定儀，其特征是該測(cè)定儀由三個(gè)完全相同的熱線傳感器測(cè)量裝置組合而成，三個(gè)熱線傳感器測(cè)量裝置安裝在同一個(gè)支座上，三者相互正交排列，分別指向三個(gè)相互垂直的方向。
所述的氣體三維流速場(chǎng)測(cè)定儀的熱線傳感器測(cè)量裝置的外殼，其特征是外殼整體呈現(xiàn)扁球體狀，沿此扁球體的軸線有ー個(gè)圓筒狀的風(fēng)道，風(fēng)道縱向貫穿整個(gè)扁球體，熱線就橫在風(fēng)道中間的直徑位置上。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的主要技術(shù)方案是為熱線傳感器設(shè)計(jì)ー個(gè)特制的外殼，使做成的熱線傳感器測(cè)量裝置對(duì)氣流的測(cè)量有明顯的方向性，外殼整體呈現(xiàn)扁球體狀，沿此扁球體的軸線有ー個(gè)圓筒狀的風(fēng)道，風(fēng)道縱向貫穿整個(gè)扁球體，熱線就橫在風(fēng)道中間的直徑位置上。再用這樣的三個(gè)完全相同的熱線傳感器測(cè)量裝置組合起來，三個(gè)熱線傳感器測(cè)量裝置安裝在同一個(gè)支座上，三者相互正交排列，分別指向三個(gè)相互垂直的方向，用以測(cè)量氣流在三維各方向的分量，再把測(cè)得的氣流三維各方向的分量的數(shù)據(jù)經(jīng)電纜傳輸?shù)絻x器主機(jī)去，由此構(gòu)成氣體三維流速場(chǎng)測(cè)定儀。本發(fā)明的有益效果是，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體三維流速場(chǎng)的近似無干擾的測(cè)定。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說明。圖I是氣體三維流速場(chǎng)測(cè)定儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是熱線傳感器測(cè)量裝置外殼的立體示意圖和側(cè)面剖視圖。在圖I中I.軸線沿紙面水平方向的一個(gè)熱線傳感器測(cè)量裝置，2.軸線垂直于紙面方向的一個(gè)熱線傳感器測(cè)量裝置，3.軸線沿紙面豎直方向的一個(gè)熱線傳感器測(cè)量裝置，4.熱線傳感器測(cè)量裝置中的熱線，5.熱線傳感器測(cè)量裝置的引出線兼支腳，6.支座，
7.電纜，8.儀器主機(jī)。在圖2中(a)熱線傳感器測(cè)量裝置外殼的立體示意圖，(b)熱線傳感器測(cè)量裝置外殼側(cè)面剖視圖，4.熱線傳感器測(cè)量裝置中的熱線。
具體實(shí)施例方式在圖I中，將三個(gè)完全相同的熱線傳感器測(cè)量裝置(I)、(2)、(3)借助熱線傳感器測(cè)量裝置的引出線兼支腳(5)安裝在同一個(gè)支座(6)上，并使三者相互正交排列，分別指向三個(gè)相互垂直的方向。三個(gè)熱線傳感器測(cè)量裝置獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)通過各自的引出線兼支腳
(5)連到支座(6)再經(jīng)電纜(7)傳輸?shù)絻x器主機(jī)(8)去進(jìn)行處理。在圖2中從熱線傳感器測(cè)量裝置外殼的立體示意圖(a)可看到，本測(cè)定儀的熱線傳感器測(cè)量裝置的外殼呈扁球體狀，在此扁球體的軸線上有ー個(gè)圓筒狀的風(fēng)道，熱線(4)就橫在風(fēng)道中間的直徑位置上。在熱線傳感器測(cè)量裝置外殼側(cè)面剖視圖(b)上，可見圓筒狀的風(fēng)道是縱向貫穿整個(gè)扁球體的。
權(quán)利要求
1.ー種氣體三維流速場(chǎng)測(cè)定儀，其特征是該測(cè)定儀由三個(gè)完全相同的熱線傳感器測(cè)量裝置組合而成，三個(gè)熱線傳感器測(cè)量裝置安裝在同一個(gè)支座上，三者相互正交排列，分別指向三個(gè)相互垂直的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體三維流速場(chǎng)測(cè)定儀的熱線傳感器測(cè)量裝置，其特征是該測(cè)量裝置有一個(gè)特制的外殼，外殼整體呈現(xiàn)扁球體狀，沿此扁球體的軸線有ー個(gè)圓筒狀的風(fēng)道，風(fēng)道縱向貫穿整個(gè)扁球體，熱線就橫在風(fēng)道中間的直徑位置上。
全文摘要
一種氣體三維流速場(chǎng)測(cè)定儀，以熱線傳感器作為測(cè)量的主要器件，并為熱線傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)特制的外殼，使做成的熱線傳感器測(cè)量裝置對(duì)氣流的測(cè)量有明顯的方向性，外殼整體呈現(xiàn)扁球體狀，沿此扁球體的軸線有一個(gè)圓筒狀的風(fēng)道，風(fēng)道縱向貫穿整個(gè)扁球體，熱線就橫在風(fēng)道中間的直徑位置上。再用這樣的三個(gè)完全相同的熱線傳感器測(cè)量裝置組合起來，三個(gè)熱線傳感器測(cè)量裝置安裝在同一個(gè)支座上，三者相互正交排列，分別指向三個(gè)相互垂直的方向，用以測(cè)量氣流在三維各方向的分量，再把測(cè)得的氣流三維各方向的分量的數(shù)據(jù)經(jīng)電纜傳輸?shù)絻x器主機(jī)去，由此構(gòu)成氣體三維流速場(chǎng)測(cè)定儀。
文檔編號(hào)G01P5/10GK102680733SQ201210131810
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者周紅兵, 錢仰德 申請(qǐng)人:江蘇慧碩科教儀器有限公司