本發(fā)明屬于壓力、溫度和速度測(cè)試領(lǐng)域,具體涉及一種集成總溫測(cè)量的五孔探針,用于流場(chǎng)總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角的同時(shí)測(cè)量。
背景技術(shù):
在流體參數(shù)測(cè)試領(lǐng)域,通常壓力測(cè)量與溫度測(cè)量采用兩種不同的裝置,即獨(dú)立的壓力探針與溫度探針。相互獨(dú)立的壓力、溫度探針無法實(shí)現(xiàn)對(duì)同一測(cè)點(diǎn)處總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角的同時(shí)測(cè)量。在一些特殊的領(lǐng)域,例如葉輪機(jī)械級(jí)間,由于被測(cè)區(qū)域空間狹小,插入多個(gè)探針會(huì)阻塞流動(dòng)通道,改變?cè)斜粶y(cè)流場(chǎng)。為了減小對(duì)流場(chǎng)的影響,工程中,大多采用壓力探針、溫度探針在不同時(shí)刻對(duì)同一點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。采用此種方式,無法獲得同一空間點(diǎn)在同一時(shí)刻的總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角等數(shù)據(jù);同時(shí),測(cè)量誤差也會(huì)因兩次測(cè)量的定位精度不同而增大。
為了解決上述問題,本發(fā)明提出了一種集成總溫測(cè)量的五孔探針,實(shí)現(xiàn)對(duì)流場(chǎng)的總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角的同時(shí)測(cè)量,避免引入過多探針對(duì)流場(chǎng)造成太大影響,使得測(cè)量裝置更具集成性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是:提供一種集成總溫測(cè)量的五孔探針,獲得流場(chǎng)中同一時(shí)刻、同一空間點(diǎn)的總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角等數(shù)據(jù)。
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
發(fā)明了一種集成總溫測(cè)量的五孔探針包含:感溫頭(1),五孔探針頭(2),探針桿(3),引壓管(4),溫度傳感器引線(5)。如附圖1所示,將溫度傳感器感溫頭(1)加裝在五孔探針頭(2)部。
進(jìn)一步,溫度傳感器的加裝方式可以是在五孔探針頭(2)橫向伸出段的上方或下方焊接溫度傳感器感溫頭(1),也可是在五孔探針頭(2)柱體迎風(fēng)側(cè)開設(shè)感溫孔(6)將溫度傳感器置于五孔探針頭(2)內(nèi)部,溫度傳感器通過感溫孔(6)感受溫度。溫度傳感器引線(5)沿著五孔探針頭(2)后面引入探針桿(3)內(nèi)部,從探針桿(3)尾部伸出進(jìn)而接入溫度測(cè)量系統(tǒng)。引壓管(4)放置在壓力探針桿(3)內(nèi)部,從探針尾部引出進(jìn)而接入壓力測(cè)量系統(tǒng)。
進(jìn)一步,感溫頭(1)橫向尺寸小于五孔探針頭(2)起始端橫向尺寸,防止感溫頭的存在對(duì)流場(chǎng)測(cè)量造成影響。感溫頭(1)所采用的溫度傳感器為熱電偶或者熱電阻,且直徑為0.1至3mm。
進(jìn)一步,五孔探針頭(2)直徑為1至6mm。五孔探針頭(2)各壓力孔直徑為0.1至1mm,五孔探針頭(2)末端面橫向尺寸小于探針桿(3)直徑,保證探針能夠伸進(jìn)被測(cè)物體測(cè)溫孔內(nèi)。
進(jìn)一步,探針桿(3)直徑為2至20mm。
進(jìn)一步,感溫孔(6)直徑為0.15至4mm。感溫孔(6)軸線距離五孔探針頭(2)軸線1至8mm。
本發(fā)明經(jīng)過校準(zhǔn),可測(cè)量流場(chǎng)總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角,可以用于葉輪機(jī)械和其它相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)測(cè)試,能夠?qū)崿F(xiàn)精確的測(cè)量。
和現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明中通過將溫度傳感器測(cè)點(diǎn)引入至五孔探針頭部,改善了已有探針無法同時(shí)測(cè)量總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角等數(shù)據(jù)的缺陷;與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明采用單支探針代替多支探針能夠減小對(duì)被測(cè)流場(chǎng)的影響,提高測(cè)量的精度;簡(jiǎn)化探針裝配、測(cè)量過程,縮短測(cè)試時(shí)間,進(jìn)而能夠取得極大的經(jīng)濟(jì)效益。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的總體示意圖。
圖中:1-感溫頭,2-探針頭,3-探針桿,4-引壓管,5-溫度傳感器引線,6-感溫孔。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種集成總溫測(cè)量的五孔探針正面示意圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種集成總溫測(cè)量的五孔探針側(cè)面示意圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例一中的一種集成總溫測(cè)量的五孔探針A向示意圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例二中的一種集成總溫測(cè)量的五孔探針正面示意圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例二中的一種集成總溫測(cè)量的五孔探針側(cè)面示意圖。
圖7是本發(fā)明實(shí)施例二中的一種集成總溫測(cè)量的五孔探針A向示意圖。
圖中:1-感溫頭,11-感溫頭端面,2-探針頭,21-探針頭端面,22-錐形起始端,23-感壓孔,3-探針桿,4-引壓管,5-溫度傳感器引線。
圖8是本發(fā)明實(shí)施例三中的一種集成總溫測(cè)量的五孔探針正面示意圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施例三中的一種集成總溫測(cè)量的五孔探針側(cè)面示意圖。
圖10是本發(fā)明實(shí)施例三中的一種集成總溫測(cè)量的五孔探針A向示意圖。
圖中:1-感溫孔,2-探針頭,21-探針頭端面,22-感壓孔,3-探針桿,4-引壓管,5-溫度傳感器引線。
具體實(shí)施方式
一種集成總溫測(cè)量的五孔探針,在本發(fā)明中介紹了三種具體實(shí)施方式,以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解,從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
實(shí)施例一
如圖2、3、4所示,在五孔探針頭(2)橫向伸出段上方焊接溫度傳感器感溫頭(1)以感受氣流溫度,將溫度傳感器引線(5)沿著五孔探針頭(2)后面引入探針桿(3)內(nèi)部,從探針桿(3)尾部伸出進(jìn)而接入溫度測(cè)量系統(tǒng)。五孔探針頭(2)上存在五個(gè)感壓孔(23)以感受壓力,引壓管(4)均放置在壓力探針桿(3)內(nèi)部,從探針尾部引出進(jìn)而接入壓力測(cè)量系統(tǒng)。
五孔探針頭(2)端面(21)在探針支桿(3)直徑以內(nèi),以使探針整體能夠通過壓力孔。溫度傳感器感溫頭(1)端面(11)橫向尺寸小于五孔探針頭(2)錐形起始端(22)橫向尺寸,避免感溫頭(1)的存在對(duì)五孔探針頭(2)壓力測(cè)量造成影響。
本實(shí)施例中,五孔探針頭(2)直徑為2mm,五孔探針頭(2)各感壓孔(23)直徑為0.3mm,探針桿(3)直徑為5mm。本實(shí)施例中,溫度傳感器為熱電偶,且直徑為1mm。
本發(fā)明經(jīng)過校準(zhǔn),在實(shí)際測(cè)量過程中,壓力測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量得到五孔探針頭(2)各感壓孔(23)感受壓力,將其換算成特定的壓力系數(shù),根據(jù)校準(zhǔn)系數(shù)矩陣即可得到總壓、靜壓、馬赫數(shù)、俯仰角、偏轉(zhuǎn)角。通過溫度傳感器輸出的電信號(hào)以及校準(zhǔn)關(guān)系可以得到總溫。利用已經(jīng)得到的總溫、馬赫數(shù)即可換算得到靜溫以及速度大小。
綜上,本發(fā)明可測(cè)量流場(chǎng)的總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角,可以用于葉輪機(jī)械和其它相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)測(cè)試,能夠?qū)崿F(xiàn)精確的測(cè)量。
實(shí)施例二
如圖5、6、7所示,在五孔探針頭(2)橫向伸出段下方焊接溫度傳感器感溫頭(1)以感受氣流溫度,將溫度傳感器引線(5)沿著五孔探針頭(2)前面引入探針桿(3)內(nèi)部,從探針桿(3)尾部伸出進(jìn)而接入溫度測(cè)量系統(tǒng)。五孔探針頭(2)上存在五個(gè)感壓孔(23)以感受壓力,引壓管(4)均放置在壓力探針桿(3)內(nèi)部,從探針尾部引出進(jìn)而接入壓力測(cè)量系統(tǒng)。
五孔探針頭(2)端面(21)在探針桿(3)直徑以內(nèi),以使探針能夠通過壓力孔。溫度傳感器感溫頭(1)端面(11)橫向尺寸小于五孔探針頭(2)錐形起始端(22)橫向尺寸,避免感溫頭(1)的存在對(duì)五孔探針頭(2)壓力測(cè)量造成影響。
本實(shí)施例中,五孔探針頭(2)直徑為2mm,五孔探針頭(2)各壓力孔直徑為0.3mm,探針桿(2)直徑為5mm。本實(shí)施例中,溫度傳感器為熱電阻,且直徑為1mm。
本發(fā)明經(jīng)過校準(zhǔn),在實(shí)際測(cè)量過程中,壓力測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量得到五孔探針頭(2)各感壓孔(23)感受壓力,將其換算成特定的壓力系數(shù),根據(jù)校準(zhǔn)系數(shù)矩陣即可得到總壓、靜壓、馬赫數(shù)、俯仰角、偏轉(zhuǎn)角。通過溫度傳感器輸出的電信號(hào)以及校準(zhǔn)關(guān)系可以得到總溫。利用已經(jīng)得到的總溫、馬赫數(shù)即可換算得到靜溫以及速度大小。
綜上,本發(fā)明可測(cè)量流場(chǎng)的總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角,可以用于葉輪機(jī)械和其它相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)測(cè)試,能夠?qū)崿F(xiàn)精確的測(cè)量。
實(shí)施例三
如圖8、9、10所示,在五孔探針頭(2)柱體迎風(fēng)側(cè)開設(shè)感溫孔(1),將溫度傳感器置于五孔探針頭(2)內(nèi)部,溫度傳感器通過感溫孔(1)感受溫度。溫度傳感器引線(5)從探針桿(3)尾部伸出進(jìn)而接入溫度測(cè)量系統(tǒng)。五孔探針頭(2)端面(21)在探針桿(3)直徑以內(nèi),以使探針能夠通過壓力孔。五孔探針頭(2)上存在五個(gè)感壓孔(22)以感受壓力,引壓管(4)均放置在壓力探針桿(3)內(nèi)部,從探針尾部引出進(jìn)而接入壓力測(cè)量系統(tǒng)。
本實(shí)施例中,五孔探針頭(2)直徑為2mm,五孔探針頭(2)各壓力孔直徑為0.3mm,探針桿(2)直徑為5mm。本實(shí)施例中,溫度傳感器為熱電阻,且直徑為1mm,感溫孔(1)直徑為1.5mm。感溫孔(1)軸線距離五孔探針頭(2)軸線2mm。
本發(fā)明經(jīng)過校準(zhǔn),通過五孔探針頭(2)測(cè)得五孔壓力值換算成特定的壓力系數(shù),根據(jù)校準(zhǔn)系數(shù)矩陣即可得到總壓、靜壓、馬赫數(shù)、俯仰角、偏轉(zhuǎn)角。通過溫度傳感器輸出的電信號(hào)以及校準(zhǔn)關(guān)系可以得到總溫。利用已經(jīng)得到的總溫、馬赫數(shù)即可換算得到靜溫以及速度大小。
綜上,本發(fā)明可測(cè)量流場(chǎng)的總溫、總壓、靜壓、馬赫數(shù)、三維流速、偏轉(zhuǎn)角和俯仰角,可以用于葉輪機(jī)械和其它相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)測(cè)試,能夠?qū)崿F(xiàn)精確的測(cè)量。
雖然表述和描述了優(yōu)選實(shí)施例,但是可對(duì)實(shí)施例進(jìn)行各種改動(dòng)或者替換而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。因此可以理解本發(fā)明是以示例性方式而不是限制性方式進(jìn)行描述。