專利名稱：一種示蹤粒子發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種示蹤粒子發(fā)生器裝置，主要用于激光多普勒測速設(shè)備(LDV)、粒子圖像測速設(shè)備(PIV/SPIV)等粒子示蹤型激光測量技術(shù)提供均勻穩(wěn)定的示蹤粒子，尤其適用于大型復雜設(shè)備的流場測量。
背景技術(shù)：
我國從國外購置了大量的LDV、PIV和SPIV設(shè)備，這類昂貴的激光測量設(shè)備都屬于粒子示蹤型激光測量技術(shù)，即它們都要利用示蹤粒子測量流動速度。原來隨儀器附帶的粒子發(fā)生器產(chǎn)生的示蹤粒子量比較小，不適用大型設(shè)備測量；近幾年國外的這類儀器制造商也提供能夠大量產(chǎn)生粒子的發(fā)生器(采用的是壓力霧化的原理)，但是價格非常昂貴。國內(nèi)目前沒有專門為這里科學儀器配套研制的示蹤粒子發(fā)生器，一般借用舞臺煙霧發(fā)生器，但是它們不能均勻穩(wěn)定發(fā)煙，或者壽命較短。
實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于LDV、PIV和SPIV設(shè)備的一種低成本的能夠均勻、穩(wěn)定、大量發(fā)煙的示蹤粒子發(fā)生器，以解決大型設(shè)備測量中存在的缺乏合適的示蹤粒子發(fā)生器的難題。
本實用新型的技術(shù)解決方案是一種示蹤粒子發(fā)生器，其特點在于由加熱蒸發(fā)器、儲液罐及加壓泵、混合器及風扇、電源及控制系統(tǒng)組成，電源控制系統(tǒng)分別接加熱蒸發(fā)器、儲液罐、混合器和風扇，為上述部件提供電源；加壓泵與儲液罐連接，為儲液罐加壓，儲液罐與加熱蒸發(fā)器連接，加熱蒸發(fā)器和混合器連接，混合器與風扇連接。當加熱蒸發(fā)器達到預(yù)設(shè)溫度后，電源及控制系統(tǒng)向加壓泵和風扇供電，發(fā)煙物料從儲液罐經(jīng)加壓泵供給加熱蒸發(fā)器，汽化后的物料噴入混合器，與風扇送入的冷卻空氣摻混后，形成煙霧，由通過混合器的噴口噴出。
在所述的混合器上還接有另一路加熱器、加壓泵和風扇，以構(gòu)成雙路發(fā)煙結(jié)構(gòu)，在雙路發(fā)煙結(jié)構(gòu)中混合器只有一個發(fā)煙出口，通過電源及控制系統(tǒng)控制其中任意一路單獨工作，或控制兩路同時工作。
所述的加熱蒸發(fā)器采用內(nèi)外同時加熱的方式，內(nèi)部采用加熱棒、外部采用加熱片的加熱方式，加熱蒸發(fā)器這樣大大增加了加熱器的使用壽命的問題，它由金屬制成的圓形芯子、內(nèi)部加熱棒、外部加熱片、接嘴、噴嘴、隔熱石棉和外殼組成；金屬芯子內(nèi)部安裝圓形加熱棒，外部安裝加熱片，采用同時加熱的方式，內(nèi)外加熱器之間開有螺旋蒸發(fā)槽，接嘴安裝在芯子左側(cè)，噴嘴安裝在螺旋蒸發(fā)槽的末端側(cè)壁上，金屬芯子與外殼之間填充隔熱石棉。
混合器由金屬外殼、內(nèi)部隔板和發(fā)煙噴口組成，內(nèi)外隔板約占三分之二混合器高度，上面開有多個孔，內(nèi)外隔板安裝在混合器底板上，發(fā)煙噴口安裝在右側(cè)板靠近底部。液體蒸汽與冷卻空氣在混合器內(nèi)垂直相交，并在穿孔隔板產(chǎn)生的旋渦作用下，充分摻混，這樣有效改善了發(fā)煙的不連續(xù)性。
所述的控制系統(tǒng)能夠?qū)訜釡囟茸詣涌刂?，并向加壓泵和風扇供電，同時具有超溫報警、低溫報警和液位報警的功能，它由開關(guān)面板、電源及控制電路板、數(shù)字式溫控表、繼電器、溫度傳感器和液位傳感器組成，開關(guān)面板和數(shù)字式溫控表安裝在發(fā)煙機面板上，繼電器、直流電源及控制電路板安裝在發(fā)煙機底座上，溫度傳感器安裝在加熱蒸發(fā)器內(nèi)部，液位傳感器安裝在儲液罐內(nèi)，相互之間通過電線連接。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于能夠均勻穩(wěn)定持續(xù)地產(chǎn)生示蹤粒子，示蹤粒子產(chǎn)生量大且連續(xù)可調(diào)，生成的示蹤粒子直徑在1-2微米左右，無毒無害，具有工作壽命長、可使用多種原料，以及制造和使用成本低的一系列優(yōu)點。


圖1為本實用新型的組成原理示意圖；圖2為本實用新型的雙路發(fā)煙結(jié)構(gòu)的主視圖；
圖3為本實用新型的混合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型加熱蒸發(fā)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型的電源及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型由加熱蒸發(fā)器1、儲液罐2、加壓泵3、混合器4、風扇5、電源及控制系統(tǒng)6組成，當面板上的電源開關(guān)和發(fā)煙開關(guān)打開后，電源及控制系統(tǒng)5向加熱蒸發(fā)器1供電，當加熱蒸發(fā)器1達到預(yù)設(shè)溫度后，電源及控制系統(tǒng)5向加壓泵3和風扇5供電，發(fā)煙物料從儲液罐2經(jīng)加壓泵3供給加熱蒸發(fā)器1，汽化后的物料噴入混合器4，與風扇5送入的冷卻空氣摻混后，形成煙霧，由混合器2的噴口噴出。經(jīng)加熱蒸發(fā)器1加熱汽化后的物料與風扇的冷卻空氣，是從互相垂直的兩個方向進入混合器4的，這樣有效提高了發(fā)煙質(zhì)量。發(fā)煙量的大小是通過改變面板上發(fā)煙旋鈕進行控制的。電源及控制系統(tǒng)6相應(yīng)地改變供給加壓泵的電壓，以改變進入加熱蒸發(fā)器1的物料流量，從而實現(xiàn)發(fā)煙量的控制。
如圖2所示，在雙路發(fā)煙結(jié)構(gòu)中，可以單獨指定某一路發(fā)煙，也可讓兩路同時發(fā)煙，同時發(fā)煙時需要讓兩路加熱蒸發(fā)器1、儲液罐2及加壓泵3同時工作。
如圖3所示，混合器2的設(shè)計對于發(fā)煙質(zhì)量有重要影響，本實用新型設(shè)計的混合器2的體積不小于整個粒子發(fā)生器體積的1/3?；旌掀?由金屬外殼41、內(nèi)部隔板42和發(fā)煙噴口43組成，隔板42約占三分之二混合器高度，上面開有多個孔，孔的尺寸在2cm左右，可根據(jù)實際情況進行調(diào)整，隔板42直接安裝在混合器4的底板上，發(fā)煙噴口43安裝在右側(cè)板靠近底部。流入的液體蒸汽與冷卻空氣在混合器內(nèi)垂直相交，并在穿孔隔板43產(chǎn)生的旋渦作用下充分摻混，這樣有效改善了發(fā)煙的不連續(xù)性。
如圖4所示，加熱蒸發(fā)器1由金屬制成的金屬圓形芯子11、加熱棒12、外部加熱片13、接嘴14、噴嘴15、隔熱石棉16和外殼17組成，圓形芯子11內(nèi)部安裝圓形加熱棒12，外部安裝加熱片13，采用同時加熱的方式，金屬圓形芯子11靠近加熱棒12的內(nèi)部開有螺旋蒸發(fā)槽18，接嘴14安裝在圓形芯子11的左側(cè)，并與螺旋槽蒸發(fā)18的左端相接，噴嘴15安裝在螺旋蒸發(fā)槽18的末端側(cè)壁上，金屬圓形芯子11與外殼17之間填充隔熱石棉16。
如圖5所示，電源及控制系統(tǒng)由開關(guān)面板61、電源及控制電路板62、數(shù)字式溫控表63、繼電器64、溫度傳感器65、液位傳感器66組成，開關(guān)面板61和數(shù)字式溫控表63安裝在發(fā)煙機面板上，繼電器64、電源及控制電路板62安裝在發(fā)煙機底座上，溫度傳感器65安裝在加熱蒸發(fā)器1內(nèi)部，液位傳感器66安裝在儲液罐2內(nèi)，相互之間通過電線連接。當開關(guān)面板61上的電源開關(guān)打開時，電源及控制電路板62向數(shù)字式溫控表63供電，數(shù)字式溫控表63供電自動檢測溫度傳感器的溫度值，當其溫度值低于設(shè)定溫度值時，數(shù)字式溫控表63會控制繼電器64吸合，開始向加熱蒸發(fā)器1供電，當加熱蒸發(fā)器1的溫度升高到設(shè)定溫度時即可發(fā)煙了；此時若打開發(fā)煙控制旋鈕(電位計)，電源及控制電路板62則向風扇5和加壓泵3同時供電，加壓泵3的液體會流入加熱蒸發(fā)器1，此時將開始發(fā)煙；發(fā)煙量的大小通過調(diào)整發(fā)煙開關(guān)的位置進行調(diào)整，當加大煙量時，電源及控制電路板62提高供給加壓泵3的輸出功率，加壓泵3會增加物料的供給量，反之亦然；當加熱蒸發(fā)器1的溫度高于設(shè)定溫度時，數(shù)字式溫控表63會控制繼電器64斷開，反之若加熱蒸發(fā)器1的溫度低于設(shè)定溫度時，數(shù)字式溫控表63會控制繼電器64吸合，從而控制加熱蒸發(fā)器1的溫度始終在設(shè)定溫度附近。當某種非正常原因?qū)е录訜嵴舭l(fā)器1的溫度超過設(shè)定溫度20度以上，電源及控制電路板控制面板62上的超溫指示燈發(fā)光，同時電路板上的蜂鳴器會報警，反之，當加熱蒸發(fā)器1的溫度低于設(shè)定溫度20度以下，電源及控制電路板控制62面板上的低溫指示燈發(fā)光，同時電路板上的蜂鳴器會報警，當?shù)蜏刂甘緹袅習r，電源及控制電路板62會自動降低供給加壓泵3的功率，降低發(fā)煙量；電源及控制電路板62會自動檢測儲液罐4內(nèi)液位傳感器，當液位低于設(shè)定極限時，電源及控制電路板控制面板62上的液位指示燈發(fā)光，同時電路板上的蜂鳴器會報警，此時電源及控制電路板62會自動降低供給加壓泵的功率，以降低發(fā)煙量。
電源及控制電路板62由控制模塊、直流電源模塊和交流電源模塊組成，其中控制模塊由溫度傳感器比較電路、液位傳感器比較電路、電位計和蜂鳴器組成，溫度傳感器比較電路用于比較溫度傳感器65的輸出電壓與設(shè)定的最高電壓(溫度上限)和最低電壓(溫度下限)，若高于上限值則接通超溫指示燈(發(fā)光二極管)和蜂鳴器，若低于下限值則接通低溫指示燈(發(fā)光二極管)和蜂鳴器，同時分流供向加壓泵3的電流，以降低其功率，減少物料的供給，從而減少發(fā)煙量；液位傳感器比較電路用于比較液位傳感器66的輸出電壓與設(shè)定的最低電壓(液位下限)，若低于最低值則則接通液位指示燈(發(fā)光二極管)和蜂鳴器。
權(quán)利要求1.一種示蹤粒子發(fā)生器，其特征在于由加熱蒸發(fā)器、儲液罐及加壓泵、混合器及風扇、電源及控制系統(tǒng)組成，電源控制系統(tǒng)分別接加熱蒸發(fā)器、儲液罐、混合器和風扇，為上述部件提供電源；加壓泵與儲液罐連接，為儲液罐加壓，儲液罐與加熱蒸發(fā)器連接，加熱蒸發(fā)器和混合器連接，混合器與風扇連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的示蹤粒子發(fā)生器，其特征在于在所述的混合器上還接有另一路加熱器、加壓泵和風扇，以構(gòu)成雙路發(fā)煙結(jié)構(gòu)，在雙路發(fā)煙結(jié)構(gòu)中混合器只有一個發(fā)煙出口，通過電源及控制系統(tǒng)控制其中任意一路單獨工作，或控制兩路同時工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的示蹤粒子發(fā)生器，其特征在于所述的加熱蒸發(fā)器由金屬制成的圓形芯子、內(nèi)部加熱棒、外部加熱片、接嘴、噴嘴、隔熱石棉和外殼組成，金屬芯子內(nèi)部安裝圓形加熱棒，外部安裝加熱片，采用同時加熱的方式，內(nèi)外加熱器之間開有螺旋蒸發(fā)槽，接嘴安裝在芯子左側(cè)，噴嘴安裝在螺旋蒸發(fā)槽的末端側(cè)壁上，金屬芯子與外殼之間填充隔熱石棉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的示蹤粒子發(fā)生器，其特征在于所述的混合器由金屬外殼、內(nèi)部隔板和發(fā)煙噴口組成，內(nèi)部隔板占三分之二混合器高度，上面開有多個孔，內(nèi)部隔板安裝在混合器底板上，發(fā)煙噴口安裝在右側(cè)板靠近底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的示蹤粒子發(fā)生器，其特征在于所述的電源及控制系統(tǒng)由開關(guān)面板、電源及控制電路板、數(shù)字式溫控表、繼電器、溫度傳感器和液位傳感器組成，開關(guān)面板和數(shù)字式溫控表安裝在發(fā)煙機面板上，繼電器、電源及控制電路板安裝在發(fā)煙機底座上，溫度傳感器安裝在加熱蒸發(fā)器內(nèi)部，液位傳感器安裝在儲液罐內(nèi)，相互之間通過電線連接。
專利摘要一種示蹤粒子發(fā)生器，主要用于激光多普勒測速設(shè)備(LDV)、粒子圖像測速設(shè)備(PIV/SPIV)等粒子示蹤型激光測量技術(shù)提供均勻穩(wěn)定的示蹤粒子，尤其適用于大型復雜設(shè)備的流場測量。其特點在于由加熱蒸發(fā)器、儲液罐及加壓泵、混合器及風扇、電源及控制系統(tǒng)組成，電源控制系統(tǒng)分別接加熱蒸發(fā)器、儲液罐、混合器和風扇，為上述部件提供電源；加壓泵與儲液罐連接，為儲液罐加壓，儲液罐與加熱蒸發(fā)器連接，加熱蒸發(fā)器和混合器連接，混合器與風扇連接。其優(yōu)點是，能夠均勻穩(wěn)定持續(xù)地產(chǎn)生示蹤粒子，示蹤粒子產(chǎn)生量大且連續(xù)可調(diào)，生成的示蹤粒子直徑在1－2微米左右，無毒無害，具有工作壽命長、可使用多種原料，以及使用成本低的一系列優(yōu)點。
文檔編號G01P5/20GK2852136SQ20052002318
公開日2006年12月27日 申請日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月19日
發(fā)明者劉寶杰, 張良, 李春揚 申請人:北京航空航天大學