多方位超声波风速测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术多方位超声波风速测量装置，包括超声波测风仪，超声波测风仪固定在可控制立架上，可控制立架包括固定架和安装在固定架上的可旋转的辊子，辊子的表面安装有X向气浮导轨，X向气浮导轨的表面设有X向光栅尺，X向气浮导轨上连接有Y向气浮导轨，Y向气浮导轨的表面设有Y向光栅尺，Y向气浮导轨连接有Z向气浮导轨，Z向气浮导轨的表面设有Z向光栅尺，超声波测风仪固定在Z向气浮导轨的下端。本发明专利技术多方位超声波风速测量装置，通过运动控制系统可远程控制X、Y、Z向气浮导轨的移动位置和辊子的旋转位置，完成对超声波测风仪的空间定位，从而达到多角度检测的目的。多角度检测的目的。多角度检测的目的。

【技术实现步骤摘要】
多方位超声波风速测量装置


[0001]本专利技术涉及一种风速测量装置。

技术介绍

[0002]目前，三杯式、转轮式、热线/热球等原理的风速仪表，只能适用于测量层流的速度，不能适用于乱流、矢流甚至多相流中流速和流量的检测，难以满足电力传输中微风扰动、洁净环境气流/气压控制、风洞中流场评估的测量需求。
[0003]现有技术中，利用微米级颗粒物作为示踪物质，采用粒子图像识别或者激光多普勒干涉的方法可以测量一定空间内高速流场三维分布，然而低速条件下粒子的跟随性无法保证测量的准确性，同时设备费用高昂，难以推广应用。
[0004]传统的风速测量仪器能够完成对空间中某一点的速度测量，但无法实现对空间中不同位置的点进行测量，即无法完成面检测。为了对空间中不同位置的点实现激光多普勒测速操作，需要在传统的风速测量仪器基础上增加定位装置，完成对测速仪的空间定位控制，从而达到多角度检测的目的。因此，设计一种能够同时测量气流速度和方向的装置，形成一整套可行的方法，是流速测量技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种可测量多个方向的气流速度的多方位超声波风速测量装置。
[0006]本专利技术多方位超声波风速测量装置，包括超声波测风仪，所述超声波测风仪固定在可控制立架上，所述可控制立架包括固定架和安装在固定架上的可旋转的辊子和可驱动所述辊子转动的蜗轮蜗杆机构，所述辊子的表面安装有沿其长度方向的X向气浮导轨，所述X向气浮导轨在第一超声电机驱动下可沿所述棍子的长度方向左右移动，所述X向气浮导轨的表面设有X向光栅尺，所述X向气浮导轨上通过连接架连接有Y向气浮导轨所述Y向气浮导轨在第二超声电机驱动下可前后移动，所述Y向气浮导轨的表面设有Y向光栅尺，所述Y向气浮导轨通过Z向支架连接有Z向气浮导轨，所述Z向气浮导轨在第三超声电机的驱动下可上下移动，所述Z向气浮导轨的表面设有Z向光栅尺，所述超声波测风仪固定在所述Z向气浮导轨的下端。
[0007]本专利技术多方位超声波风速测量装置，其中所述X、Y、Z向光栅尺上均设有PMAC运动控制卡，所述蜗轮蜗杆结构和第一、第二、第三超声电机均通过自身的驱动放大器连接至工程控制计算机，所述X、Y、Z向光栅尺上的PMAC运动控制卡分别与所对应的第一、第二、第三超声电机的驱动放大器连接，同时所述X、Y、Z向光栅尺上的PMAC运动控制卡均与所述工程控制计算机连接。
[0008]本专利技术多方位超声波风速测量装置，通过运动控制系统可远程控制X、Y、Z向气浮导轨的移动位置和辊子的旋转位置，完成对超声波测风仪的空间定位，从而达到多角度、多方位检测的目的，可适用于乱流、矢流甚至多相流中流速和流量的检测，满足电力传输中微
风扰动、洁净环境气流、气压控制、风洞中流场评估的测量需求。
[0009]下面结合附图对本专利技术的多方位超声波风速测量装置作进一步说明。
附图说明
[0010]图1为本专利技术多方位超声波风速测量装置的立体示意图；
具体实施方式
[0011]如图1所示，本专利技术多方位超声波风速测量装置包括超声波测风仪1，超声波测风仪1固定在可控制立架上，可控制立架包括固定架3和安装在固定架3上的可旋转的辊子4和可驱动辊子4转动的蜗轮蜗杆驱动机构，考虑到蜗轮蜗杆结构在啮合传动时，啮合轮齿间的相对滑动速度大导致的传动效率较低、磨损严重、发热严重，本专利技术中蜗轮采用了有优良减摩性和抗胶合性的锡青铜，蜗杆采用了高强度、耐磨、耐腐蚀的合金钢，润滑油采用了摩擦系数小，极压性强，可以保证油膜厚度的合成油。从而减小磨损，降低发热。辊子4的表面安装有沿其长度方向的X向气浮导轨5，X向气浮导轨5在第一超声电机驱动下可沿棍子4的长度方向左右移动，X向气浮导轨5的表面设有X向光栅尺51，蜗轮蜗杆驱动机构可以驱动辊子4的旋转，从而带动X向气浮导轨5的旋转。X向气浮导轨5上通过连接架连接有Y向气浮导轨6，Y向气浮导轨6在第二超声电机驱动下可前后移动，Y向气浮导轨6的表面设有Y向光栅尺61，Y向气浮导轨6通过Z向支架连接有Z向气浮导轨7，Z向气浮导轨7在第三超声电机的驱动下可上下移动，Z向气浮导轨7的表面设有Z向光栅尺71，超声波测风仪1固定在Z向气浮导轨7的下端，超声波测风仪是利用超声波在空气中传播速度受空气流动的影响来测量风速的，可以同时测量风速和风向。本专利技术中的X、Y、Z向气浮导轨5,6,7均采用空气静压设计的气浮导轨，具备余气回收功能，能够排除实验废气对实验环境的干扰。X、Y、Z向气浮导轨5,6,7导轨由导轨轴、导轨外部套及排气孔组成，能够实现实时余气回收及平稳的运动。X、Y、Z向光栅尺51,61,71上均设有PMAC运动控制卡，蜗轮蜗杆结构和第一、第二、第三超声电机均通过自身的驱动放大器连接至工程控制计算机，X、Y、Z向光栅尺51,61,71上的PMAC运动控制卡分别与所对应的第一、第二、第三超声电机的驱动放大器连接，同时X、Y、Z向光栅尺51,61,71上的PMAC运动控制卡均与工程控制计算机连接。本专利技术多方位超声波风速测量装置通过工程控制计算机控制蜗轮蜗杆结构和第一、第二、第三超声电机，可以带动超声波测风仪1在被测空间内的移动，进行多点流速测定。
[0012]在运动控制系统中，使用工程控制计算机上的VC++6.0编写程序结合PMAC运动控制卡对第一、第二、第三超声电机和蜗轮蜗杆结构的驱动器AB1A进行运动指令的发送，通过超声电机驱动与其对应的气浮导轨的移动方向和移动速度，通过蜗轮蜗杆结构驱动辊子的转动，最终实现对超声波测风仪1的位置移动，使其移动至所需要的位置点。X、Y、Z向光栅尺51,61,71上设有的PMAC运动控制卡均与工程控制计算机连接，工程控制计算机通过PMAC运动控制卡读取所对应光栅尺的读数头所显示的光栅尺实际位置值，然后通过对比光栅尺的实际位置与目标位置，获取位移误差，工程控制计算机再次通过控制超声电机和蜗轮蜗杆移动超声波测风仪的位置，使其形成闭环反馈系统对运动位置进行补偿，直至气浮导轨运动到目标位置为止。在超声电机驱动过程中，使用PID控制观察运动曲线，调节PID参数优化电机驱动过程，提高位置控制的精度。
[0013]本专利技术多方位超声波风速测量装置，通过运动控制系统可远程控制X、Y、Z向气浮导轨的移动位置和辊子的旋转位置，完成对超声波测风仪的空间定位，从而达到多角度检测的目的，可适用于乱流、矢流甚至多相流中流速和流量的检测，满足电力传输中微风扰动、洁净环境气流、气压控制、风洞中流场评估的测量需求。
[0014]以上的实施例仅仅是对本专利技术的优选实施方式进行描述，并非对本专利技术的范围进行限定，在不脱离本专利技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本专利技术的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本专利技术权利要求书确定的保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可多方位测量的风速测量装置，包括超声波测风仪(1)，其特征在于：所述超声波测风仪(1)固定在可控制立架上，所述可控制立架包括固定架(3)和安装在固定架(3)上的可旋转的辊子(4)和可驱动所述辊子(4)转动的蜗轮蜗杆结构，所述辊子(4)的表面安装有沿其长度方向的X向气浮导轨(5)，所述X向气浮导轨(5)在第一超声电机驱动下可沿所述棍子(4)的长度方向左右移动，所述X向气浮导轨(5)的表面设有X向光栅尺(51)，所述X向气浮导轨(5)上通过连接架连接有Y向气浮导轨(6)，所述Y向气浮导轨(6)在第二超声电机驱动下可前后移动，所述Y向气浮导轨(6)的表面设有Y向光栅尺(61)，所述Y向气浮导轨(6)通过Z向支架连接有Z向...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡博，张国城，沈上圯，刘佳琪，
申请(专利权)人：北京市计量检测科学研究院北京市能源计量监测中心，
类型：发明
国别省市：