[发明专利]基于探针自动测量气流压力和速度的装置

说明书

技术领域

本发明属于流动测量技术领域，涉及一种基于探针自动测量气流压力和速度的装置。

背景技术

探针被广泛应用于气流运动参量的测量当中，根据探针类型的不同及其对应的测量方法，可以用于测量气流的速度矢量大小、方向及总压和静压等。在使用探针测量上述物理参量的过程中，需要不断改变探针在气流中的位置及测量孔相对于气流的方向，从而实现不同位置中气流速度和压力的测量。由于在实际测试过程中，往往需要测量不同位置处气流的速度和压力，而且难以预先知道当地气流的流动方向，因此采用传统手动方法不断调整探针的位置和测量孔方向是一件十分繁琐的工作，并且效率十分低下。针对上述缺陷，曾有专利(CN101329218A)中提出了一种自动控制探针运动的装置，具体实施中采用三个数控电机及其配套部件分别控制探针实现俯仰、偏转、水平运动的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、控制精度高、能够显著提高实验测量速度并降低实验误差的气流压力和速度的自动测量装置。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种基于探针自动测量气流压力和速度的装置，包括探针、由中空电机及其托架和定位锁紧装置组成的探针旋转运动调节机构、由直线运动电机、丝杠、运动平台组成的探针直线运动调节机构、由运动平台托架和密封装置组成的安装支撑机构、由计算机软件和硬件组成的数据采集和控制系统，其特征在于，所述探针的一端安装于中空电机的中空轴内，由定位锁紧装置固定，探针的另一个测量端穿过密封装置延伸至被测物件内的运动流体中，密封装置固定于运动平台托架的垂直架体通孔内；所述探针旋转调节机构通过中空电机托架安装在运动平台上；所述探针直线运动调节结构整体安装在运动平台托架的水平架体上；所述数据采集和控制系统通过数据采集端C与探针相连实现数据采集；数据采集和控制系统通过第一接线端D与中空电机相连实现旋转运动控制，通过第二接线端E与直线运动电机相连实现直线运动控制。

上述方案中，所述的定位锁紧装置包括两个分别置于中空电机中空轴两侧的定位套及其上的顶丝，定位套与中空轴固联。

所述的探针密封装置包括中空的双头螺栓、密封垫片、焊接在被测物件表面的搭子，双头螺栓固定在运动平台托架的垂直架体通孔内，探针的测量端穿过双头螺栓延伸至被测物件内的运动流体中，双头螺栓靠近探针测量端的一侧通过密封垫片与搭子相连。该连接方式为内螺纹连接或外螺纹连接。

所述的数据采集和控制系统包括依次串联的压力变送器、信号调理器、数据处理系统和运动控制器，压力变送器通过数据采集端C采集得到信号，经过信号调理器调理后，由数据处理系统读取分析，数据处理系统的控制信号通过运动控制器一路经第一接线端D输出到中空电机，另一路经第二接线端E输出到直线运动电机。

本发明的有益效果是，采用两套数控电机分别实现探针的直线和旋转运动来快速测量不同位置气流的速度矢量大小和方向及静压和总压等物理参量。直线运动电机控制探针水平运动，中空旋转电机控制探针的旋转运动，装置结构简单，结合计算机数据采集和控制系统，在提前设定好测量点几何坐标位置条件情况下，实现了多测量点物理参量数据采集过程的完全自动化，显著提高了实验速度，同时降低了手动控制和操作人员读数的误差，提高并保证了实验精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

图1是本发明装置的总体结构图。

图2是本发明装置测量端的一种连接结构。

图3是本发明装置测量端的另一种连接结构。

图1到图3中：1、探针；2、中空电机；3、中空电机托架；4、直线运动电机；5、丝杠；6、直线运动平台；7、运动平台托架；8、定位套、9、定位锁紧螺母；10、螺丝；11、垫片A；12、顶丝；13、垫片B；14、锁紧螺母；15、O型圈；16、螺母；17、顶丝；18、密封垫片；19、搭子；20、双头螺栓。

具体实施方式

如图1所示，一种控制探针自动运动的气流压力和速度的测量装置，包括探针旋转运动调节机构，探针直线运动调节机构，安装支撑结构和数据采集及控制系统四部分。