[发明专利]一种增压式示踪粒子发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种示踪粒子发生器。具体的说是一种增压式示踪粒子发生器。可普遍适用于气体流速、流场等的非接触测量。

背景技术

在航空航天等多个领域，有许多时候需要了解流场的情况、测量气体的流速。气体流速的测量方法多种多样，其中非接触测量方法是近几十年发展起来的，典型测量装置有如激光多普勒测速仪（LDA）、粒子图像速度场仪（PIV）等，其突出优点是不接触流场、不干扰流场，但是对于气流而言，其测量必须具备一个前提条件，就是需要向被测流场中添加示踪粒子。在很多时候，示踪粒子播撒是否成功直接决定了测量能否实现，因此示踪粒子撒播技术是气体流速非接触测量中的一个重要技术。示踪粒子发生器是产生示踪粒子的重要设备，是LDA或PIV的配套设备，但这种发生器是一种不带压的发生器，其产生的示踪粒子无法撒播到带压环境中，甚至由于遇冷凝结的问题无法使用管路远传（比如无法向风洞稳定段中播撒示踪粒子），这大大限制了LDA和PIV等设备的应用范围。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种增压式示踪粒子发生器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种增压式示踪粒子发生器，包括发烟剂供给系统1、蒸发室2、传输管路3、双路温度控制系统4、阀门9、压力指示表10和温度传感器11；

所述的发烟剂供给系统1包括气源5、减压阀6、储液瓶7和针阀8；

气源5产生压缩空气，压缩空气经过减压阀6调节控制其压力后通过管路从储液瓶7的进口和出口传输给储液瓶7，同时经过减压阀6后的压缩空气也通过管路传输给蒸发室2；通过针阀8控制储液瓶7内液体的流量；通过减压阀6后的压缩空气和储液瓶7内的液体同时通过管路进入蒸发室2内；在蒸发室2内液体受热蒸发雾化后通过传输管路3后喷入被测流场12；蒸发室2内的温度和传输管路3内的温度通过双路温度控制系统4进行控制，传输管路3内压力通过阀门9进行控制，温度和压力通过温度传感器11和压力指示表10进行显示；

气源5产生的压力为0.7MPa～0.8MPa，经过减压阀6后的压力为0.2MPa～0.25MPa。

蒸发室2内的蒸发器包括入口下旋段2.1、平直段2.2和出口冷凝段2.3；

入口下旋段2.1采用螺旋形缓坡下旋结构加热管，外有加热丝并通过温度控制器控制雾化温度，雾化温度控制在260℃～265℃，缓坡角不大于30°，长度不小于100mm，这种结构有助于发烟剂缓慢流过，并充分换热雾化。

平直段2.2是平直布置的一段加热管，温度同样控制在260℃～265℃，其作用一方面是使发烟剂继续雾化，并与压缩空气混合，另一方面实现出口冷凝回流的发烟剂二次雾化。

出口冷凝段2.3与传输管路3设计为一体，向上倾斜角度不小于45°，长度不小于120mm，温度与传输管路3的温度一致，控制在80-85℃，这样雾化后的示踪粒子会在这一段出现部分的冷凝，冷凝后以液态的形式回流至平直段2.2，进行二次雾化，剩下的示踪粒子将适应80-85℃的传输温度，不会出现过多的冷凝。

该发明的技术原理为：

控制气源5的出口压力在通过减压阀6的调节，将经过减压阀6后的压力控制在该压力通过管路连接，同时施加在储液瓶7的进出口，形成整个粒子发生器内部压力。由于储液瓶7的进出口压力相等，因此储液瓶7内液体可以靠自重进入雾化系统，通过针阀8对其流量进行调节。这样就可以实现示踪粒子发生器内部压力和发烟剂流量的独立调节，两者互不干扰。

传输管路3全段外装加热丝，壁面温度可调，温度控制在80-85℃。

阀门9用于调节示踪粒子发生器发射端粒子量，粒子量过小，容易造成采集率低，数据不准确，而粒子量过大则会造成不必要的损失，也对被测环境造成污染。压力指示表10和温度传感器11分别显示出口端压力和温度，实现实时的调节和检测。

有益效果

本发明结构易实现且操作简便，采用加压泵对整个粒子发生器施加压力，并能够根据测量区域压力进行调节，防止粒子受压无法随气流流动；采用全输送段加热方式以及冷凝回流结构，实现示踪粒子的远程输送；通过调节控制阀门对发烟量进行调节，能够实现比之以前粒子发生器更为精确的调节。该粒子发生器具有结构易于实现、操作简便、控制可靠等优点，能够可靠地产生带压的示踪粒子，并将其远传，大大扩展了LDA、PIV等的适用范围。

附图说明

图1是本发明的组成示意图；

图2是蒸发器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。