3位于流體下游，與 光敏二極管6呈一定角度布置，且其光路與光敏二極管6的延長線交于一點。光敏二極管6 的輸出端與信號處理模塊7用導(dǎo)線相連。在本發(fā)明實施例中，激發(fā)光源3為紫外線LED燈， 熒光劑投放裝置1中的熒光劑為水基熒光示蹤劑
[0021] 圖2所示為本發(fā)明基于熒光示蹤技術(shù)的流速測量方法的流程圖，具體包括以下步 驟：
[0022] 步驟1裝置上電。此時熒光劑投放裝置1盛放有足量的熒光劑，熒光劑投放裝置 1的電磁閥2、光敏二極管6、信號處理模塊7上電，激發(fā)光源3被點亮；
[0023] 步驟2施加一個脈沖信號，電磁閥2短暫地開啟，熒光劑瞬時投放到流體中，第一 次測量開始，計此時為時刻
[0024] 步驟3在距離投放點下游L的地方設(shè)置檢測點，信號處理模塊7的單片機檢測光 敏二極管6兩端的電壓信號是否突變。在熒光劑團還未到達檢測點之前，電壓信號不會突 變，相應(yīng)的不做任何處理；當(dāng)熒光劑團隨水流流經(jīng)距離L后，到達檢測點，在激發(fā)光源3光路 的照射下，熒光劑團發(fā)射出強烈的熒光信號，經(jīng)窄帶濾光片4濾除不需要的干擾信號，再經(jīng) 聚焦透鏡5聚焦到光敏二極管6的感光面上。這樣一來，熒光信號的突變就轉(zhuǎn)化為光敏二 極管6兩端電壓信號的突變，進行下一步處理；
[0025] 步驟4將步驟3獲取的微弱電壓信號經(jīng)信號處理模塊7的放大電路放大，并由信 號處理模塊7的單片機計電壓突變的時刻為ti，計算的本次測量的流速為V1 = ，其中L 表示投放點與檢測點之間沿水流方向的路徑長度，并在信號處理模塊7的液晶顯示屏上顯 示本次結(jié)果；
[0026] 步驟5重復(fù)步驟2~4,進行多次測量；
[0027] 步驟6對多次測量的計算結(jié)果求平均值，作為最后的測量流速V。
[0028] 圖3所示為本發(fā)明信號處理模塊7中信號放大電路的電路圖，光敏二極管與一個 2k的電阻R2串聯(lián)，并在其兩端施加電壓。當(dāng)沒有光信號時，光敏二極管截止，電阻Rl兩端 檢測不到電壓；當(dāng)光敏二極管檢測到光信號時，此時其相當(dāng)于一個電阻，電阻Rl兩端會分 得一部分電壓。但是由于通常電壓信號很微弱，需經(jīng)過放大才能檢測到。在電壓信號經(jīng)過 由運放0P07構(gòu)成的放大電路后，電壓放大100倍然后輸出，送至單片機。在電壓輸出端并 聯(lián)一個電容104，可以將高頻噪聲信號濾除，減少干擾。
[0029] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于熒光示蹤技術(shù)的流速測量系統(tǒng)，其特征在于，包括： 熒光劑投放裝置、激發(fā)光源、輔助裝置窄帶濾光片、聚焦透鏡、光敏二極管、信號處理模 塊，其中，所述熒光劑投放裝置上設(shè)置有電磁閥，所示信號處理模塊設(shè)有信號放大電路、單 片機和液晶顯示屏；所述熒光劑投放裝置和所述光敏二極管豎直布置，分別固定在流體上 下游距離為L的地方；所述聚焦透鏡位于所述光敏二極管的正下方，所述窄帶濾光片位于 所述聚焦透鏡的正下方；所述激發(fā)光源位于流體下游，與所述光敏二極管呈一定角度布置， 且其光路與所述光敏二極管的延長線交于一點，所述光敏二極管的輸出端與所述信號處理 模塊相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于熒光示蹤技術(shù)的流速測量系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述熒光 劑投放裝置投放的熒光劑團隨水流流經(jīng)距離L后，在所述激發(fā)光源光路的照射下，熒光劑 團發(fā)射出強烈的熒光信號，經(jīng)所述窄帶濾光片濾除不需要的干擾信號，再經(jīng)所述聚焦透鏡 聚焦到所述光敏二極管的感光面上。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的基于熒光示蹤技術(shù)的流速測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光敏 二極管兩端電壓信號經(jīng)所述信號處理模塊的放大電路放大，再由所述信號處理模塊的單片 機計算本次測量的流速，并在所述信號處理模塊的液晶顯示屏上顯示本次計算結(jié)果。
4. 一種基于熒光示蹤技術(shù)的流速測量方法，其特征在于，包括： 步驟1如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)上電； 步驟2施加一個脈沖信號，所述電磁閥短暫開啟，所述熒光劑投放裝置瞬時投放熒光 劑團到流體中，第一次測量開始，計此時為時刻 步驟3在距離投放點下游L的地方由所述信號處理模塊檢測所述光敏二極管兩端的電 壓信號是否突變，是則執(zhí)行步驟4,否則不做任何處理； 步驟4將所述步驟3獲取的突變電壓信號經(jīng)所述信號處理模塊進行放大，計電壓突變 的時刻為h，計算的本次測量的流速為M &，并在所述信號處理模塊的液晶顯示屏上 顯示本次計算結(jié)果； 步驟5重復(fù)所述步驟2~4,進行多次測量； 步驟6對多次測量的計算結(jié)果求平均值，作為最后的測量流速V。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于熒光示蹤技術(shù)的流速測量系統(tǒng)及方法，屬于流速測量技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括在沿流體流動方向距離為L的地方分別設(shè)置投放點和檢測點；在投放點放置熒光劑投放裝置，投放熒光劑；當(dāng)熒光劑到達檢測點時，在激發(fā)光源的照射下產(chǎn)生熒光信號，將熒光信號通過光敏二極管轉(zhuǎn)換為電信號，并經(jīng)過放大，再交由單片機處理；記錄下熒光劑從投放點到檢測點所用時間t；計算距離L與時間t的商值，即為所測流體的平均流速v，并將結(jié)果顯示出來。本發(fā)明將熒光示蹤技術(shù)引入到流速測量領(lǐng)域，開辟了流速測量的新思路。本發(fā)明所采用的熒光劑用量小，投放后可以很快被分解，基本上不會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。
【IPC分類】G01P5-18
【公開號】CN104833820
【申請?zhí)枴緾N201510232617
【發(fā)明人】徐學(xué)軍, 陳新波, 劉桂元, 劉冰, 嚴(yán)穎, 姜云杰, 盧慧, 何琰
【申請人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月8日