專利名稱：一種氣體三維流速場測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種流體力學(xué)方面的實驗儀器，尤其是ー種氣體三維流速場測定儀。
背景技術(shù)：
氣體流速是ー個流體力學(xué)方面的重要物理量，對氣體流速的測定方法有多種，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)用很廣的測定氣體流速的方法，具有測量裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、測量反應(yīng)速度快、便于遠(yuǎn)程測量的特點。但以上的這些測量方法都只能測ー維方向的氣體流速，市場上尚沒有測定氣體三維流速場的儀器，而現(xiàn)實自然界氣體的流動方向并不都是ー維的，特別是在一些復(fù)雜的自然環(huán)境下需要測氣體流動的三維流速場，所以設(shè)計ー種儀器用于氣體三維流速場的測定具有很重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了能便于測量氣體的三維流速場，本發(fā)明提供的氣體三維流速場測定儀仍選用熱線傳感器作為測量氣體流速的主要器件。熱線傳感器測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)用熱線傳感器時具有測量裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、測量反應(yīng)速度快、便于遠(yuǎn)程測量的特點。但熱線傳感器卻不能在三維測量的場合下簡單地應(yīng)用，因為一般的熱線傳感器在測量時，通常都被暴露在敞開的空間，從各個方向來的氣流都可經(jīng)過熱線并使其降溫，故傳感器對氣流的方向不敏感，無法判斷在三維流速場中氣流在各個方向上的分量。為此，本發(fā)明為熱線傳感器設(shè)計了特制的外殼，使做成的熱線傳感器測量裝置既要對氣流的測量有明顯的方向性，又要注意盡量減少測量裝置對橫向氣流的風(fēng)阻因素，使特制的外殼不致引起紊流和流速場的較大畸變。再用這樣的三個完全相同的熱線傳感器測量裝置組合起來，三個熱線傳感器測量裝置安裝在同一個支座上，三者相互正交排列，分別指向三個相互垂直的方向，用以測量氣流在三維各方向的分量，再把測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)成氣體三維流速場測定儀。關(guān)于熱線傳感器測量裝置特制的外殼設(shè)計原理是外殼整體呈現(xiàn)ー個扁球體，在此扁球體的軸線上有ー個圓筒狀的風(fēng)道，風(fēng)道縱向貫穿整個扁球體，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，通過風(fēng)道的氣流量最大；氣流方向與風(fēng)道軸線垂直時，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，氣流遇到的是外殼扁球體的側(cè)面，扁球體的側(cè)面對氣流的風(fēng)阻很小，因此對流速場干擾也很小，不致引起紊流和流速場的較大畸變。本發(fā)明所述的氣體三維流速場測定儀，其特征是該測定儀由三個完全相同的熱線傳感器測量裝置組合而成，三個熱線傳感器測量裝置安裝在同一個支座上，三者相互正交排列，分別指向三個相互垂直的方向。
所述的氣體三維流速場測定儀的熱線傳感器測量裝置的外殼，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圓筒狀的風(fēng)道，風(fēng)道縱向貫穿整個扁球體，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)計ー個特制的外殼，使做成的熱線傳感器測量裝置對氣流的測量有明顯的方向性，外殼整體呈現(xiàn)扁球體狀，沿此扁球體的軸線有ー個圓筒狀的風(fēng)道，風(fēng)道縱向貫穿整個扁球體，熱線就橫在風(fēng)道中間的直徑位置上。再用這樣的三個完全相同的熱線傳感器測量裝置組合起來，三個熱線傳感器測量裝置安裝在同一個支座上，三者相互正交排列，分別指向三個相互垂直的方向，用以測量氣流在三維各方向的分量，再把測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)成氣體三維流速場測定儀。本發(fā)明的有益效果是，可以實現(xiàn)對氣體三維流速場的近似無干擾的測定。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)ー步說明。圖I是氣體三維流速場測定儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是熱線傳感器測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熱線傳感器測量裝置，2.軸線垂直于紙面方向的一個熱線傳感器測量裝置，3.軸線沿紙面豎直方向的一個熱線傳感器測量裝置，4.熱線傳感器測量裝置中的熱線，5.熱線傳感器測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)熱線傳感器測量裝置外殼的立體示意圖，(b)熱線傳感器測量裝置外殼側(cè)面剖視圖，4.熱線傳感器測量裝置中的熱線。
具體實施例方式在圖I中，將三個完全相同的熱線傳感器測量裝置(I)、(2)、(3)借助熱線傳感器測量裝置的引出線兼支腳(5)安裝在同一個支座(6)上，并使三者相互正交排列，分別指向三個相互垂直的方向。三個熱線傳感器測量裝置獲得的測量數(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中從熱線傳感器測量裝置外殼的立體示意圖(a)可看到，本測定儀的熱線傳感器測量裝置的外殼呈扁球體狀，在此扁球體的軸線上有ー個圓筒狀的風(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)道是縱向貫穿整個扁球體的。
權(quán)利要求
1.ー種氣體三維流速場測定儀，其特征是該測定儀由三個完全相同的熱線傳感器測量裝置組合而成，三個熱線傳感器測量裝置安裝在同一個支座上，三者相互正交排列，分別指向三個相互垂直的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣體三維流速場測定儀的熱線傳感器測量裝置，其特征是該測量裝置有一個特制的外殼，外殼整體呈現(xiàn)扁球體狀，沿此扁球體的軸線有ー個圓筒狀的風(fēng)道，風(fēng)道縱向貫穿整個扁球體，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測定儀，以熱線傳感器作為測量的主要器件，并為熱線傳感器設(shè)計一個特制的外殼，使做成的熱線傳感器測量裝置對氣流的測量有明顯的方向性，外殼整體呈現(xiàn)扁球體狀，沿此扁球體的軸線有一個圓筒狀的風(fēng)道，風(fēng)道縱向貫穿整個扁球體，熱線就橫在風(fēng)道中間的直徑位置上。再用這樣的三個完全相同的熱線傳感器測量裝置組合起來，三個熱線傳感器測量裝置安裝在同一個支座上，三者相互正交排列，分別指向三個相互垂直的方向，用以測量氣流在三維各方向的分量，再把測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)成氣體三維流速場測定儀。
文檔編號G01P5/10GK102680733SQ201210131810
公開日2012年9月19日 申請日期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 申請人:江蘇慧碩科教儀器有限公司