一种超声多普勒测速装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超声多普勒测速装置，用于测量容器内流体的速度场；所述容器外壁设置有至少两个容腔，所述超声多普勒测速装置包括至少两个探测组件，所述探测组件包括设置于对应所述容腔内的探头，及驱动对应所述探头运动的驱动部件；各所述探头运动过程中，能够测量流体位于所述探头测量线上各点的速度。因此，通过设置若干能够运动的探头，可得到容器内流体的速度，且通过合理设置探头的位置和方向，有助于实现容器大区域内流体速度场的测量。同时，本发明专利技术中的超声多普勒测速装置与现有技术相比，采用较少的探头即可实现容器内流体速度场的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种超声多普勒测速装置
本专利技术涉及电子
，特别涉及一种超声多普勒测速装置。
技术介绍
能源与环境已成为影响人类社会进步和发展的重大问题之一，随着环境污染问题日益凸显，及人类对能源需求的不断提高，这需要寻找新型、清洁、安全可靠的能源来代替已有的化石能源。目前，在世界上已被公认的可大规模应用的能源是核能，其中液态重金属反应堆因其固有的安全可靠性，是目前公认的IV代堆系统中首个有望实现商业应用的堆型之一。热工水力学研究是液态重金属反应堆的重要研究部分之一，是稳态热工与瞬态事故安全分析及工程验证的研究基础，而速度场测量是热工水力学研究中的一个非常重要的物理量。由于液态金属的非透明性、高温、强腐蚀等特性，发展了很多用于液态金属环境下的速度场测量方法，其中UDV(ultrasoundDopperveocimetry超声多普勒测速)已被证明了是一种最好的方法之一。目前，为开展多维速度场测量，Takeda等人在半球形装置的外侧布置了一圈UDV探头，每个探头完成一条测量线方向上速度测量，每两条测量线交点的速度能够进行合成，所有交点的速度矢量图构成了该平面上的二维速度场。为了得到平面内的二维速度场，该方法需要大量的单个探头。另外，瑞士的Lemmin等人提出了一种常束宽探头(聚焦探头)，通过与其他三个普通超声波探头的组合，能够实现测量线上的三维速度场测量，但是其测量范围有限，难以实现较大区域的测量。鉴于上述测速装置存在的缺陷，亟待提供一种有助于实现容器内流体大区域速度场的测量，且测量过程中所需探头较少的超声多普勒测速装置。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的为提供一种超声多普勒测速装置，用于测量容器内流体的速度场；所述容器外壁设置有至少两个容腔，所述超声多普勒测速装置包括至少两个探测组件，所述探测组件包括设置于对应所述容腔内的探头，及驱动对应所述探头运动的驱动部件；各所述探头运动过程中，能够测量流体位于所述探头测量线上各点的速度。其中，探头的测量线指的是探头的轴线方向所指的方向，即其发出的超声波的传播方向。因此，某一探头运动过程中，具有若干测量线，能够测得各测量线上流体的速度。同时，由于该超声多普勒测速装置包括若干上述探测组件，且每一个探测组件的探头均能够测量若干测量线上流体的速度。因此，通过设置若干能够运动的探头，可得到容器内流体的速度，且通过合理设置探头的位置和方向，有助于实现容器大区域内流体速度场的测量。同时，本专利技术中的超声多普勒测速装置与现有技术相比，采用较少的探头即可实现容器内流体速度场的测量。可选地，所述容器外壁设置有两个所述容腔，分别为第一容腔和第二容腔，所述超声多普勒测速装置包括两个所述探测组件，分别为第一探测组件和第二探测组件，且所述第一探测组件中第一探头的测量线与所述第二探测组件中第二探头的测量线相交，形成预定平面，以便测量流体在所述预定平面内各点的二维速度场。可选地，所述容器外壁还设置有第三容腔，所述超声多普勒测速装置还包括第三探测组件，所述第三探测组件的第三探头能够在对应所述驱动部件的驱动下运动，且在运动过程中，各测量线形成所述第三探头的测量平面，所述测量平面与所述预定平面相交于预定交线，以便测量流体在所述预定交线上各点的三维速度场。可选地，所述驱动部件包括旋转轴及驱动所述旋转轴转动的动力部，以使所述第一探头和所述第二探头在所述预定平面内转动，所述第三探头在所述测量平面内转动。可选地，所述容腔与对应所述探头测量端接触的底壁为弧形底壁，所述探头转动过程中，所述测量端能够沿所述弧形底壁运动。可选地，所述驱动部件还包括用于支撑所述探头的安装架，所述旋转轴固定于所述安装架，并带动所述安装架转动；所述安装架与对应的所述探头通过直线导向部连接，以使所述探头能够在所述直线导向部的作用下相对于所述安装架、沿所述探头的轴向直线运动。可选地，所述安装架内部中空，且其沿对应所述探头轴向的两端开设有用于所述探头穿过、并能够在其中滑动的导向孔；所述安装架内腔沿所述探头的轴向设置有处于压缩状态的弹簧，所述弹簧与所述导向孔为所述直线导向部。可选地，所述驱动部件进一步包括控制部，所述控制部能够预存对应所述探头的旋转参数作为控制信号，并将所述控制信号传递至所述动力部以控制其动作。可选地，所述第一探头与所述第二探头在对应所述控制部的控制下间歇转动，且一者处于转动状态时，另一者停止转动处于测量状态。可选地，所述容器外壁面的预定位置内凹形成所述容腔的容腔底壁，所述容腔底壁与对应所述探头的测量端接触，各所述容腔内容置有耦合剂。可选地，所述耦合剂为水、耐高温油脂或液态金属等物质；当待测流体处于高温环境时，所述耦合剂为低氧化性的液态金属，且其熔点低于待测流体的温度。可选地，所述容器为竖直放置的圆柱形桶体，所述桶体外壁沿同一直径的两端分别设置有所述第一容腔和所述第二容腔，且所述第一容腔和所述第二容腔的高度与所述桶体内待测流体的流体液位平齐，所述预定平面为桶体的经过其轴线的纵截面；所述桶体外壁上与所述预定平面异面的任意位置设置有所述第三容腔。可选地，所述容器为卧式圆柱形桶体，所述桶体的上侧壁开设有所述第一容腔和所述第二容腔，且二者的连线沿所述桶体的轴线方向，所述预定平面为桶体经过其轴线的纵截面；所述桶体外壁上与所述预定平面异面的任意位置设置有所述第三容腔。附图说明图1为本专利技术所提供超声多普勒测速装置测量立式圆柱形桶体内流体速度场的结构示意图；图2为本专利技术所提供超声多普勒测速装置测量卧式圆柱形桶体内流体速度场的结构示意图；图3为图1中超声多普勒测速装置的测速原理图；图4为图1和图2中探测组件的结构示意图。图1-4中：1容器、11第一容腔、12第二容腔；21第一探测组件、22第二探测组件、23动力部、24控制部、25旋转轴、26安装架、261紧固螺钉、27弹簧、28超声多普勒探测仪、281第一探头、282第二探头、283第三探头、29耦合剂；M流体液位、A桶体轴线。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。请参考附图1-4，其中，图1为本专利技术所提供超声多普勒测速装置测量立式圆柱形桶体内流体速度场的结构示意图；图2为本专利技术所提供超声多普勒测速装置测量卧式圆柱形桶体内流体速度场的结构示意图；图3为图1中超声多普勒测速装置的测速原理图；图4为图1和图2中探测组件的结构示意图。在一种具体实施例中，本专利技术提供一种超声多普勒测速装置，用于测量容器1内流体的速度场，该容器1外壁设置有至少两个容腔，同时，该超声多普勒测速装置包括至少两个探测组件，各探测组件包括容置于对应容腔内的探头，该探头为超声多普勒探测仪28的探头，其测速原理为：当容器内流体与探头存在相对运动时，探头所发出超声波的反射信号将产生相应的多普勒频偏，根据该多普勒频偏的大小，可测出流体对探头的相对速度，从而测得容器内流体的速度。同时，上述各探测组件还包括驱动对应的探头运动的驱动部件，且各探头运动过程中，能够测量流体位于该探头测量线上各点的速度。其中，探头的测量线指的是探头的轴线方向所指的方向，即其发出的超声波的传播方向。因此，某一探头运动过程中，具有若干测量线，能够测得各测量线上流体的速度。同时，由于该超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声多普勒测速装置，用于测量容器(1)内流体的速度场；其特征在于，所述容器(1)外壁设置有至少两个容腔，所述超声多普勒测速装置包括至少两个探测组件，所述探测组件包括设置于对应所述容腔内的探头，及驱动对应所述探头运动的驱动部件；各所述探头运动过程中，能够测量流体位于所述探头测量线上各点的速度。

【技术特征摘要】
1.一种超声多普勒测速装置，用于测量容器(1)内流体的速度场；其特征在于，所述容器(1)外壁设置有至少两个容腔，所述超声多普勒测速装置包括至少两个探测组件，所述探测组件包括设置于对应所述容腔内的探头，及驱动对应所述探头运动的驱动部件；各所述探头运动过程中，能够测量流体位于所述探头测量线上各点的速度。2.根据权利要求1所述的超声多普勒测速装置，其特征在于，所述容器(1)外壁设置有两个所述容腔，分别为第一容腔(11)和第二容腔(12)，所述超声多普勒测速装置包括两个所述探测组件，分别为第一探测组件(21)和第二探测组件(22)，且所述第一探测组件(21)中第一探头(281)的测量线与所述第二探测组件(22)中第二探头(282)的测量线相交，形成预定平面，以便测量流体在所述预定平面内各点的二维速度场。3.根据权利要求2所述的超声多普勒测速装置，其特征在于，所述容器(1)外壁还设置有第三容腔，所述超声多普勒测速装置还包括第三探测组件，所述第三探测组件的第三探头(283)能够在对应所述驱动部件的驱动下运动，且在运动过程中，各测量线形成所述第三探头(283)的测量平面，所述测量平面与所述预定平面相交于预定交线，以便测量流体在所述预定交线上各点的三维速度场。4.根据权利要求3所述的超声多普勒测速装置，其特征在于，所述驱动部件包括旋转轴(25)及驱动所述旋转轴(25)转动的动力部(23)，以使所述第一探头(281)和所述第二探头(282)在所述预定平面内转动，所述第三探头(283)在所述测量平面内转动。5.根据权利要求4所述的超声多普勒测速装置，其特征在于，所述容腔与对应所述探头测量端接触的底壁为弧形底壁，所述探头转动过程中，所述测量端能够沿所述弧形底壁运动。6.根据权利要求4所述的超声多普勒测速装置，其特征在于，所述驱动部件还包括用于支撑所述探头的安装架(26)，所述旋转轴(25)固定于所述安装架(26)，并带动所述安装架(26)转动；所述安装架(26)与对应的所述探头通过直线导向部连接，以使所述探头能够在所述直线导向部的作用下相对于所述安装架(26)、沿所述探头的轴向...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄望哩，黄少球，朱志强，黄群英，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34