專利名稱：具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量氣體、液體等流體的流速信號(hào)方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，流速測(cè)量傳感器很多，但都沒有方向選擇性，即任意方向都可以測(cè)量。 因此需要一種具有方向選擇性，即只測(cè)量特定方向的流速，這使得該種傳感器有 許多特殊的用法，可組合成多種新的流速傳感器?？梢詮V泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、氣 象、汽車、航空器、空氣動(dòng)力學(xué)、熱工測(cè)量、流體力學(xué)等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法， 用于氣體、液體等流體的特定方向的流速信息測(cè)量。
本發(fā)明的構(gòu)思是流體的流速與的流體帶走流體接觸面的熱量成正比關(guān)系， 流體接觸面的溫度大小與流體流速成正比關(guān)系。熱電阻或熱電偶與檢測(cè)電路板連 接，可將流體檢測(cè)面檢測(cè)到的流體流速與熱量的關(guān)系轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的具體技術(shù)方案如下
一種具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法，該方法是通過一個(gè)隔 熱套管使流體在一個(gè)方向與流體接觸面接觸，流體接觸面的內(nèi)側(cè)設(shè)有加熱器加 熱，同時(shí)還設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器的熱電阻或熱電偶與檢測(cè)電路板連接， 將流體檢測(cè)面檢測(cè)到的流體流速與熱量的關(guān)系轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，最后經(jīng)過處理模 塊顯示流量信息。具體實(shí)施時(shí)，加熱器平行設(shè)置于隔熱套管內(nèi)并內(nèi)縮于隔熱套管左端口 一定距 離，流體接觸面設(shè)在加熱器左端與加熱器垂直，使從隔熱套管左端口進(jìn)入的流體 與流體接觸面接觸，并保持熱量不流失。
本發(fā)明有益效果本發(fā)明提供的具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的 方法，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、氣象、汽車、航空器、空氣動(dòng)力學(xué)、熱工測(cè)量、 流體力學(xué)等領(lǐng)域。該具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法是通過隔熱 套管與流體接觸面之間平行安裝，并保持有一特殊距離實(shí)現(xiàn)的，通過檢測(cè)流體接 觸面的溫度來測(cè)量流體流速。該具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法 可以用于單方向流速測(cè)量，也可以擴(kuò)展用于組成2-6個(gè)方向的流速測(cè)量。


圖1為本發(fā)明具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法具體實(shí)施方式
之一結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法實(shí)施例1中所 用到的加熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法實(shí)施例1中說
說的隔熱套管結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明方具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法實(shí)施例1中 所說的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法。 實(shí)施例1
如圖1所示， 一個(gè)加熱器1由加熱絲11和受熱銅體12組成，加熱絲為受
熱銅體提供熱量，受熱銅體用于儲(chǔ)存熱量； 一個(gè)流體接觸面2，與流體接觸；一 個(gè)溫度傳感器3，設(shè)于受熱銅體腔體內(nèi)，并靠近流體接觸面2，用于檢測(cè)流體接 觸面熱流量； 一個(gè)隔熱套管4，加熱器1平行設(shè)置于隔熱套管4內(nèi)并內(nèi)縮于隔熱 套管左端口一定距離；流體接觸面2設(shè)在加熱器1左端與加熱器垂直，使從隔熱 套管左端口進(jìn)入的流體與流體接觸面接觸； 一個(gè)檢測(cè)電路板5，與溫度傳感器連 接，將流體接觸面檢測(cè)到的流體流速與熱量的關(guān)系轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)。
加熱絲ll、受熱銅體12組成的加熱器1密封安裝于隔熱套管4內(nèi)，與隔熱
套管平行并與隔熱套管的左入口有距離，使得流體只能以與隔熱套管平行的方向 沖擊加熱器的流體接觸表面2，完成流體與加熱器1的熱交換。溫度傳感器熱電 偶或熱電阻3安裝于加熱器內(nèi)圓柱形腔體(及受熱銅體腔體)內(nèi)，距離流體接觸 表面2僅lmm，該溫度傳感器熱電偶或熱電阻實(shí)時(shí)檢測(cè)流體接觸面2的熱流變化， 熱流的變化量與流體流速直接相關(guān)，因此得以建立溫度與流速的關(guān)系。隔熱層7 將加熱器1與電路板5隔離。溫度信號(hào)傳給電路板5，將溫度信號(hào)變換成電流信 號(hào)，由電路板的信號(hào)正極51輸出，電路板的電源正極52和電路負(fù)極53外接電 源，給電路提供驅(qū)動(dòng)電流。
如圖2所示，箭頭所示為該方向選擇性熱平衡流速傳感器的實(shí)施例中加熱 器l的右視圖，該加熱器整體結(jié)構(gòu)是個(gè)圓柱體，其直徑為5mm—20mm，柱體兩 端比柱身高出lmm左右。柱體用純銅或不銹鋼制造，直徑為4mm—19mm，長(zhǎng)度為 5mm—20mm。安裝溫度傳感器熱電偶或熱電阻的圓柱腔體直徑為3mm左右。加熱絲ll用錳銅絲繞制，并加絕緣清漆固定。
如圖3所示，箭頭所示為隔熱套管的右視圖，該隔熱套管是一個(gè)圓柱體形 腔體，用絕熱材料或塑料或金屬材料制造，也可以是在壁內(nèi)填充絕熱材料填充或 真空夾層。隔熱套管直徑大于4mm—19皿。隔熱套管右端圓孔用于通過加熱器的 電源線和溫度傳感器的信號(hào)線。
如圖4所示，溫度傳感器熱電偶或熱電阻的信號(hào)S通過電阻Rl進(jìn)入運(yùn)算放 大器F1，信號(hào)放大倍數(shù)由電阻R1和電阻R3決定，電阻R5、 R6、運(yùn)算放大器F2、 晶體三極管K組成一個(gè)恒流源電路，RL為負(fù)載電阻。電位器W給定一個(gè)初始溫 度值，信號(hào)源S被放大后作為恒流源的輸入控制，該信號(hào)越大，恒流源輸出電流 越大。該輸出電流用于控制加熱器電流，因此，建立熱流與流體流速的熱平衡， 該平衡電流大小與流速大小有函數(shù)關(guān)系。
本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明專利提供的方向選擇性熱平衡流速傳感器，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、 氣象、汽車、航空器、空氣動(dòng)力學(xué)、熱工測(cè)量、流體力學(xué)等領(lǐng)域。該方向選擇 性熱平衡流速傳感器的特點(diǎn)是有方向性地測(cè)量流體流速，方向選擇性是通過 隔熱套管與流體接觸面之間平行安裝，并保持有一特殊距離實(shí)現(xiàn)的。通過檢測(cè)流 體接觸面的溫度來測(cè)量流體流速。該流速傳感器可以用于單方向流速測(cè)量，還可 以擴(kuò)展用于組成2-6個(gè)方向的流速測(cè)量，構(gòu)成多自由度流量傳感器。
權(quán)利要求
1.一種具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法，該方法是通過一個(gè)隔熱套管使流體在一個(gè)方向與流體接觸面接觸，流體接觸面的內(nèi)側(cè)設(shè)有加熱器加熱，同時(shí)還設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器的熱電阻或熱電偶與檢測(cè)電路板連接，將流體檢測(cè)面檢測(cè)到的流體流速與熱量的關(guān)系轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，最后經(jīng)過處理模塊顯示流量信息。
2. 如權(quán)利要求1所述的具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法，其特 征在于，加熱器平行設(shè)置于隔熱套管內(nèi)并內(nèi)縮于隔熱套管左端口一定距離， 流體接觸面設(shè)在加熱器左端與加熱器垂直，使從隔熱套管左端口進(jìn)入的流體 與流體接觸面接觸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測(cè)量氣體、液體等流體的流速信號(hào)方法技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述的具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法是通過一個(gè)隔熱套管使流體在一個(gè)方向與流體接觸面接觸，流體接觸面的內(nèi)側(cè)設(shè)有加熱器加熱，同時(shí)還設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器的熱電阻或熱電偶與檢測(cè)電路板連接，將流體檢測(cè)面檢測(cè)到的流體流速與熱量的關(guān)系轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，最后經(jīng)過處理模塊顯示流量信息。本發(fā)明提供的檢測(cè)流速方法，具有方向選擇性并通過熱平衡檢測(cè)流速的方法可以用于單方向流速測(cè)量，也可以擴(kuò)展用于組成2-6個(gè)方向的流速測(cè)量?？蓮V泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、氣象、汽車、航空器、空氣動(dòng)力學(xué)、熱工測(cè)量、流體力學(xué)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01P5/10GK101408554SQ200810200719
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者峰 夏, 曹振宇, 進(jìn) 陳, 黃海燕 申請(qǐng)人:上海第二工業(yè)大學(xué)