[实用新型]一种液体流量的测定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及液体流量的精确测量，尤其涉及一种航空器燃油流量精确测定的装置。

背景技术

飞行器的燃油油量测量系统对整个飞行器的飞行起到关键作用。对于机动性较差的飞行器，燃油油量的测定可以直接通过测量油箱内剩余的油量来测定。例如测定油面高度、测量油箱质量等方法来实现。而对于机动性较强的飞行器，如战斗机的航姿是时刻不同的，有时是水平飞行，有时是垂直拉升，甚至还有翻滚等动作，这时就不能再采用传统的方式方法来测定油量了。为此该领域对流量测量提出了新的要求。

一种可行的思路是通过在燃油的油路中接入流量计，通过精确测定已经消耗的油量，进而间接获取剩余的油量。而已经消耗的油量的测量是跟燃油的速度有直接关系的，假设油路管直径是a，则通过某一截面的流量Q就可以表示为：Q＝s·v·t＝πa²·v·t，速度是时刻不同的，所以表达式就转化成积分形式Q＝πa²∫vdt。所以，实现了燃油流速的实时测量，也就可以获得流量信息。

普通的流量计是接触式流量计，即需要将探针插入到流场，这样不仅会干扰流场的运动，很难适应恶劣的测量环境，比如燃油的高温以及对探针的腐蚀性。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种非接触式、避免干扰流场运动、适应各种测量环境的油量测定装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种液体流量的测定装置，包括激光器、聚焦透镜、有机玻璃管、光阑、球面反射镜、光电探测器；待测液体流经有机玻璃管；光阑上设有两个通光孔；激光器发出的激光经聚焦透镜后入射有机玻璃管内，经有机玻璃管内的流动液体粒子散射后的光束依次经光阑和球面反射镜后，由光电探测器接收；光电探测器位于光阑和球面反射镜之间，且光电探测器的光敏面位于有机玻璃管中心物点对球面镜成像的像点位置。

其中，球面反射镜的球心位于有机玻璃管表面，且球面反射镜的轴线与激光器发出的激光束共线。

激光器采用窄线宽激光器。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型采用激光多普勒测速原理，提供了一种小型化、非接触式的液体流速测量光路机构，不会对燃油流场进行干扰，更能提高其工作的稳定性。同时利用了前向散射的散射光强度，采用球面反射镜接收散射光束并会聚在前方的探测器上，折叠光路，缩小了尺寸，能实时准确测量流速，从而为飞行员提供精确有效的燃油油量信息。

附图说明

图1为本实用新型采用的单光束-双散射模式的原理框图；

图2为本实用新型液体流量的测定装置的结构示意图。

图中，1-窄线宽激光器，2-聚焦透镜，3-有机玻璃管，4-光阑，5-球面反射镜，6-光电探测器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图2所示，本实用新型液体流量的测定装置包括窄线宽激光器1、聚焦透镜2、有机玻璃管3、光阑4、球面反射镜5、光电探测器6。光阑4上设有两个通光孔。采用有机玻璃管3作为测试窗口，聚焦透镜2的焦距略大于有机玻璃管3的半径。结合图1，窄线宽激光器1中的激光二极管发出激光经准直器后，入射聚焦透镜2，聚焦在有机玻璃管3内的中心测量点上，在测量点被粒子散射出来的散射光经过位于有机玻璃管3的另一侧放置的光阑4，从光阑4透过的光线入射球面反射镜5上，两束散射光束最终会聚在位于像点的光电探测器6的光敏面上，最终将信号输出至信号处理模块进行处理。为了方便装调，球面反射镜5的球心位于有机玻璃管表面，且轴线与入射激光束共线。

光电探测器6获得被速度调制了的多普勒信号，速度与多普勒频率之间是一个线性关系：其中和是两束散射光的方向矢量，θ是两束散射光之间的夹角。先通过测量两束光之间的夹角，就能获取速度与多普勒频率之间的线性关系。其中开有两个通光孔的光阑4决定了多普勒频率与速度关系式中的θ角。假设光阑位置距离有机管内测量点的距离是L，两通光孔之间的间距是d，则θ可由下式求得：所以第一步就是要先要精确测定上面提到的参数d和L的值。对照图2，安装球面反射镜5的位置以及通过球面镜成像公式计算物点位于有机玻璃管3中心处的像点位置，就得到了光电探测器6的位置(注意光电探测器6的光敏面正对球面镜顶点方向)。再从光电探测器6引出信号至信号处理模块，获取流体流过管内测量点的实时速度。并继续处理实现流量信息的获取。