专利名称：流体流速测量装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种流体流速测量装置及方法。
背景技术：
目前基于超声波到达时差(频差、相差)的流速测量方法，包括风速和流量测量，由于介质中的声速很高，需要对时间进行精确测量。但是因为仪器电子元件存在时间漂移，所以在流速很小的情况下精度受限，电路系统较为复杂。而且需要分别测量超声波往返飞渡时间，不能实现连续测量。现有的超声波风速仪，探头位于被测风道中央，会影响风的流动。多普勒法适用于含有杂质或气泡的流体，不适合洁净流体。传统的波束偏移法，依赖超声波发射器的指向特性，在低流速情况下灵敏度低适用性不大。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种流体流速测量装置及方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是通过超声波干涉源和接收器测量流体流动时引发的干涉信号偏移，计算得到流动速度。测量装置包括电压信号源、超声干涉源、超声接收器、放大器、电压测量装置，电压信号源、超声干涉源相连，超声接收器、放大器、电压测量装置顺次相连，超声干涉源和超声接收器分别置于被测流体两侧，被测流体流速垂直于干涉源与接收器的连线方向。测量方法包括以下步骤
I)将超声波接收器调节至超声干涉源形成的干涉场零级条纹一侧；
2)由当前的配置参数超声接收器的峰值电压、超声干涉源的超声波频率、超声干涉源结构、超声干涉源和超声接收器间距，计算得到表示超声波接收器端电压和流速关系的工作方程
权利要求
1.一种流体流速测量装置，其特征在于，它包括电压信号源(I)、超声干涉源(2)、超声接收器(3)、放大器(4)、电压测量装置(5)，电压信号源(I)、超声干涉源(2)相连，超声接收器(3)、放大器(4)、电压测量装置(5)顺次相连，超声干涉源(2)和超声接收器(3)分别置于被测流体两侧，被测流体流速垂直于干涉源与接收器的连线方向。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的超声干涉源(2)采用以下两个方案之一 1)双发生器的方案，即两个共信号端、共地的超声波换能器(6)，信号端接在同一个交变电压源(7)上； 2)单发生器的方案，即一个超声波换能器(6)，信号端接在交变电压源(7)上，超声波换能器(6)前端使用双缝或者多缝的栅板(8)产生干涉。
3.—种如权利要求1所述的装置流体测量方法，其特征在于，利用对向放置的一个超声波干涉源、一个超声波接收器，通过测量超声波接收器端电压得到流体流速。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，它的步骤如下 1)将超声波接收器调节至超声干涉源(2)形成的干涉场零级条纹一侧； 2)由当前的配置参数超声接收器(3)的峰值电压、超声干涉源(2)的超声波频率、超声干涉源(2)结构、超声干涉源(2)和超声接收器(3)间距，得到表示超声波接收器端电压和流速关系的工作方程
5.根据权利要求4所述的流体流速测量方法，其特征在于，对所述的步骤2)中的工作方程或标准曲线进行简化得到流体流速-超声波接收器端电压线性方程
6.根据权利要求4所述的流体流速测量方法，其特征在于，对所述步骤2)中的工作方程与标准曲线，通过代入介质中的实际声速V，得到在不同介质和环境下的工作方程或标准曲线。
7.根据权利要求5所述的流体流速测量方法，其特征在于，对其中所述的线性方程，通过代入介质中的实际声速V，得到在不同介质和环境下的线性方程。
全文摘要
本发明公开了一种流体流速测量装置及方法。它包括电压信号源、超声干涉源、超声接收器、放大器、电压测量装置，电压信号源、超声干涉源相连，超声接收器、放大器、电压测量装置顺次相连，超声干涉源和超声接收器分别置于被测流体两侧，被测流体流速垂直于干涉源与接收器的连线方向。利用超声波干涉源在接收器位置形成干涉强度，当流体在干涉源和接收器间流动时，测量接收器测得的电压，代入计算或标准流场标定所确定的标准曲线，计算得到流体流动速度。本发明实现了流体流速的连续测量，在低流速下有高灵敏度，系统简单，测量过程不影响流体的流动。
文档编号G01P5/24GK103063868SQ201310001989
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者杜竞杉, 陈水桥 申请人:浙江大学