一种利用激光测量校准微风速仪的装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光测量技术领域，特别涉及一种利用激光测量校准微风速仪的装置及使用方法，用于弥补目前没有专门针对微风速仪进行校准的设备的缺陷。本发明专利技术通过激光多普勒测速仪照射透明的风道，测出风道中的随风运动的示踪粒子烟雾，就是风道中的风速，以此作为风速标定值，然后再与经过堵塞比计算修正后的风速仪测头得到的风速进行对比，以此来显示风速仪的精准度。本发明专利技术的有益效果为：利用激光测量技术，解决了现有的微风速仪校准质量和校准效率不高的问题，大大提高了微风速仪的准确度。大大提高了微风速仪的准确度。大大提高了微风速仪的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种利用激光测量校准微风速仪的装置及使用方法


[0001]本专利技术涉及激光测量
，特别涉及一种利用激光测量校准微风速仪的装置及使用方法。

技术介绍

[0002]在环境检测、气象、农业、生物医学、工业设备、军工等众多领域中，气体的流速2m/s 以下通常称为微风，长期以来微风速仪的校准未得到完善的解决，所以微风速仪的准确度也受到了质疑。
[0003]激光测量主要是利用多普勒效应（Doppler Effect）原理：当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机频率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度。
[0004]激光雷达与普通微波雷达相比，由于使用的是高频电磁波的激光束，能有精度更高的测速性能，将此应用在微风速仪的校准上，可以得到准确度更高的微风速仪。
[0005]为此，本申请设计了一种利用激光测量校准微风速仪的装置及使用方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了弥补现有技术中的不足，提供了一种利用激光测量校准微风速仪的装置及使用方法。
[0007]本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种微风速仪校准装置，主要由：变径直路型风洞、微风速仪试样固定及调整、微风速仪试样轮廓测量、激光多普勒测速仪、示踪粒子烟雾发生器、显示PLC控制器等部分组成。
[0008]在常温实验室温度变化不超过
±
1℃的工作台上放有托架A、托架C、托架D共同托一变径直路型风洞，风洞的中心线水平，风洞由进风段、阻尼段、进风稳定段、圆变方收缩段、工作段、方变圆收缩段、出风稳定段、长形喇叭口段、风翅转动段等等段构成，其中进风稳定段、圆变方收缩段、工作段、方变圆收缩段、出风稳定段、长形喇叭口段、风翅转动段为PC（聚碳酸酯）透明材料制成的一体结构。在进风段的入口处设有防护网，在进风段内装有蜂窝器，进风段通过法兰盘A与阻尼段连接，在阻尼段内装有阻尼网，阻尼段通过法兰盘与进风稳定段的右端连接。在工作段长度方向中部上方开有孔C，孔C的垂直中心线与风洞的水平轴中心线相交，由孔C向下可垂直插入风速仪测头，风速仪测头的连接杆上可水平插入下密封圈和上密封圈，在下密封圈的中心设有孔B，在其大径右边开有右缝隙，在上密封圈的中心设有孔A，在其大径左边开有左缝隙，下密封圈安装在孔C和固定环内，上密封圈压在下密封圈上，上密封圈可密封下密封圈上的右缝隙，上密封圈和下密封圈均为高弹性耐磨橡胶制成。固定环焊固在孔C外顶部，左压板和右压板的下表面压在上密封圈的上表面，左压板和右压板通过螺栓紧固在固定环上，左压板的中心设有左压板半孔，右压板的中心设
有右压板半孔，两半孔和对齐形成的孔内中心为连接杆。门式框架的两边门框底端平行与风洞水平轴中心线并焊固在固定环的两侧，在门式框架顶梁中部下表面通过螺栓装有伺服电机A，电机轴A上固定轴套A，在轴套A上焊有水平连接板，在水平连接板的另一端通过螺栓固定垂直电动伸缩杆A，在伸缩端A的下端通过法兰盘B固定电动夹爪A，两水平夹爪A夹持连接杆的上部。
[0009]电动伸缩杆A工作可使风速仪测头上下移动，伺服电机A工作可使风速仪测头转动。风翅转动段内有三对风翅固定在长电机轴B34上，伺服电机B通过螺栓固定在托架A上。在工作段中部外后面的地面上放有托架B，在托架B上装有伺服电机C，在伺服电机C的轴上装有激光多普勒测速仪，在托架B的前面上部还装有监控摄像头。在进风段右端地面上放有示踪粒子烟雾发射器，示踪粒子烟雾发射器的烟雾出口位于风洞水平轴中心线右端正下方。烟雾发射器、电动夹爪A、电动伸缩杆A、微风速仪试样、伺服电机A、伺服电机B、激光多普勒测速仪、伺服电机C、监控摄像头、电动伸缩杆B、高速轮廓测量仪、电动夹爪B等电控导线均与显示PLC控制器连接，对PLC控制器输入对风速仪测头的校准控制程序和图像分析软件。
[0010]基于上述的测速校准装置，其使用方法具体为：首先对微风速仪试样进入风洞的部分即风速仪测头及连接杆的轮廓进行测量计算出堵塞比，其方法是：将微风速仪试样的把手放置在两平行夹爪B之间，按动显示PLC控制器中的轮廓测量按钮，电动夹爪B工作两夹爪B夹持住微风速仪试样，高速轮廓测量仪工作发出激光发射面照射在风速仪测头和连接杆上，电动伸缩杆B工作使安装在伸缩杆B上端的高速轮廓测量仪发出的激光发射面扫过风速仪测头和连接杆，高速轮廓测量仪将测量的数据发送至PLC控制器，待计算堵塞比。
[0011]然后，按动显示PLC控制器中的轮廓测量完毕按钮，电动夹爪B反向工作，取下微风速仪试样，再将微风速仪试样的风速仪测头垂直插入固定环并尽可能使风速仪测头的水平轴中心线与风洞水平轴中心线重合，将下密封圈上的右缝隙由左至右插入连接杆，在下密封圈上方将上密封圈的左缝隙由右至左插入连接杆，将左压板和右压板对齐成圆形放置在上密封圈上向，用螺栓将左压板和右压板紧固在固定环上，使下密封圈位于孔C和固定环内，上密封圈下表面密封住下密封圈上的右缝隙。
[0012]其次，按动显示PLC控制器中的启动按钮，各电控部件进入工作状态，PLC控制器控制电动夹爪A工作使两夹爪A夹持住连接杆，PLC控制器根据监控摄像头提供的影像数据启动电动伸缩杆A使风速仪测头的水平轴中心线移至与风洞水平轴中心线重合位置，在启动伺服电机A使风速仪测头的迎风面垂直于风洞水平轴中心线，PLC控制器根据风速仪测头和连接杆实际插入风洞工作段内的深度及已知的工作段内面积轮廓计算出实际堵塞比。
[0013]再次，PLC控制器依据编程启动伺服电机B长电机轴B转动，安装在长电机轴B上的三对风翅转动使风洞由右至左形成压力差，由于采用了长电机轴B所以风翅转动段处的气流溢出得到控制和保证，当伺服电机B的转速和工作时间均达到编程设定值后PLC控制器启动示踪粒子烟雾发射器使烟雾出口溢出少量烟雾，烟雾为风洞流场专用粒子直径0.2～10微米 ，因风洞右边为负压所以烟雾由进风段流经至工作段最后经风翅转动段溢出。
[0014]最后，当风洞工作段内的风速稳定后激光多普勒测速仪测出示踪粒子烟雾流经风速仪测头的风速为风洞标定值，该标定值与微风速仪试样的风速仪测头测出的风速值进行
比对后显示PLC控制器做出该微风速仪试样的校准结果。最终，PLC控制器控制示踪粒子烟雾发射器和相关电控部件停止工作。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术利用激光测量技术，解决了现有的微风速仪校准质量和校准效率不高的问题，大大提高了微风速仪的准确度。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的微风速仪校准装置的主视剖视图；图2为本专利技术的微风速仪校准装置的俯视图；图3为本专利技术的微风速仪校准装置的侧视图；图4为本专利技术的图1的A、B、C向剖视图；图5为本专利技术的上密封圈剖面放大图；图6为本专利技术的上密封圈俯视图；图7为本专利技术的下密封圈剖面放大图；图8为本专利技术的下密封圈俯视图；图9为本专利技术的左、右压板使用状态放大图；图10为本专利技术的测量微风速仪轮廓示意图；图11为本专利技术的微风速仪校准装置的工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用激光测量校准微风速仪的装置，包括变径直路型风洞、微风速仪试样固定及调整装置、激光多普勒测速仪（43）、示踪粒子烟雾发生器（2）、显示PLC控制器（37）和微风速仪试样轮廓测量装置，其特征在于：所述变径直路型风洞通过若干托架托举在实验室的工作台（1）上，变径直路型风洞的中心线水平；所述微风速仪试样固定及调整装置固定安装在变径直路型风洞的工作段（12）处，微风速仪试样固定及调整装置夹持并调整微风速仪试样（24）在变径直路型风洞的工作段（12）中的位置；所述激光多普勒测速仪（43）通过放置在地面上的托架置于工作段（12）的一侧，激光多普勒测速仪（43）朝向微风速仪试样（24）；所述示踪粒子烟雾发生器（2）放置在变径直路型风洞的进风段（5）的右端地面上；所述显示PLC控制器（37）带有校准控制程序和图像分析软件，并控制连接所有的电气元件。2.根据权利要求1所述的利用激光测量校准微风速仪的装置，其特征在于：所述变径直路型风洞从右往左依次由进风段（5）、阻尼段（8）、进风稳定段（10）、圆变方收缩段（11）、工作段（12）、方变圆收缩段（29）、出风稳定段（30）、长形喇叭口段（31）、风翅转动段（32）组成，其中的进风稳定段（10）、圆变方收缩段（11）、工作段（12）、方变圆收缩段（29）、出风稳定段（30）、长形喇叭口段（31）、风翅转动段（32）为聚碳酸酯透明材料制成的一体结构；所述进风段（5）的入口处设有防护网（4），在进风段（5）内装有蜂窝器（6），进风段（5）通过法兰盘A（7）与阻尼段（8）连接，在阻尼段（8）内装有阻尼网（9），阻尼段（8）通过法兰盘与进风稳定段（10）的右端连接；所述工作段（12）中部上方开有孔C（39），孔C（39）处安装有微风速仪试样固定及调整装置；所述风翅转动段（32）内有三对风翅（33）固定在长电机轴B（34）上，伺服电机B（35）通过螺栓固定在托架A（36）上。3.根据权利要求2所述的利用激光测量校准微风速仪的装置，其特征在于：所述微风速仪试样固定及调整装置包括风速仪侧头（48），风速仪侧头（48）垂直插入到孔C（39）下方，风速仪测头（48）的连接杆（49）上插入下密封圈（27）和上密封圈（14），在下密封圈（27）的中心设有孔B（51），在其大径右边开有右缝隙（46），在上密封圈（14）的中心设有孔A（50），在其大径左边开有左缝隙（45），下密封圈（27）安装在孔C（39）和固定环（28）内，上密封圈（14）压在下密封圈（27）上，上密封圈（14）可密封下密封圈（27）上的右缝隙（46），上密封圈（14）和下密封圈（27）均为高弹性耐磨橡胶制成；所述固定环（28）焊固在孔C（39）外顶部，左压板（26）和右压板（13）的下表面压在上密封圈（14）的上表面，左压板（26）和右压板（13）通过螺栓紧固在固定环（28）上，左压板（26）的中心设有左压板中心半孔（52），右压板的中心设有右压板中心半孔（53），两半孔和对齐形成的孔内中心为连接杆（49）；所述固定环（28）的两侧上方固定有门式框架（22），门式框架（22）的两边门框底端平行于风洞水平轴中心线（47），在门式框架（22）顶梁中部下表面通过螺栓装有伺服电机A（20），
电机轴A（21）上固定轴套A（23），在轴套A（23）上焊有水平连接板（19），在水平连接板（19）的另一端通过螺栓固定垂直电动伸缩杆A（18），在伸缩端A（17）的下端通过法兰盘B（16）固定电动夹爪A（15），两水平夹爪A（25）夹持连接杆（49）的上部，电动伸缩杆A（18）工作可使风速仪测头（48）上下移动，伺服电机A（20）工作可使风速仪测头（48）转动。4.根据权利要求1所述的利用激光测量校准微风速仪的装置，其特征在于：所述工作段（12）的后方的地面上放有托架B（38），在托架B（38）上装有伺服电机C（43），在伺服电机C（43）的轴上装有激光多普勒测速仪（...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玮，程远，
申请(专利权)人：菏泽天顺新能源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：