[发明专利]一种直线距离上平均流体流速测量系统

说明书

本发明公开了一种直线距离上平均流体流速测量系统，包括控制器、电机、超声波接收端A和B、超声波发射端C、光电接收端A^，和B^，、光电发射端C^，；所述超声波接收端A和光电接收端A^，置于同一位置；所述超声波接收端B和光电接收端B^，置于同一位置；所述超声波发射端C和光电发射端C^，置于同一位置，用于信号的产生及发射；超声波接收端A位置、超声波接收端B位置固定，位于测量的同一端，并处在同一水平直线上，超声波接收端A和超声波发射端C所在直线AC始终垂直于流体流速v，∠CAB=90°，C点可在AC所在直线自由移动。本发明不仅结构简单，实用性强，而且流体流速测量精度高。

技术领域

本发明涉及一种直线距离上平均流体流速测量系统。

背景技术

流体流动一直以来都是研究的热点方向，伴随着芯片技术、数字信号处理技术、图像处理技术以及计算机技术的日益成熟，流体流速测量技术也得到了发展。流量检测仪表与系统现已被广泛应用于水泥、化工、轻纺、医药、造纸、给排水、食品饮料等技术部门,各方面对自动检测技术提出了越来越高的要求，其产品的性能、质量和可靠性直接影响了企业的经济效益。但伴随而来的流体污水排放问题已成为相关政府职能部门的重要工作任务，计量相关流体排放的流量仪表系统是定量管理企业流体污水排放不可或缺的工具。传统的流体流速测量方法，大都是通过传感器测取信号，后经信号处理电路放大、滤波等转换，送给控制器分析处理以计算出流速。这种测量方法只能测量出定点瞬时流量和总流量，很难动态测量出某一直线上的平均流速。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法合理，测取流体流速平均值，避免某一点的干扰及测量不确定性的直线距离上平均流体流速测量系统。

本发明的技术解决方案是：

一种直线距离上平均流体流速测量系统，其特征是：包括控制器、电机、超声波接收端A和B、超声波发射端C、光电接收端A’和B’、光电发射端C’；所述超声波接收端A和光电接收端A’置于同一位置，超声波接收端A接收来自超声波发射端C的信号，光电接收端A’接收来自光电发射端C’的信号；所述超声波接收端B和光电接收端B’置于同一位置，超声波接收端B接收来自超声波发射端C的信号，光电接收端B’接收来自光电发射端C’的信号；所述超声波发射端C和光电发射端C’置于同一位置，用于信号的产生及发射；该系统所述超声波接收端A位置(即光电接收端A’位置)、超声波接收端B位置(即光电接收端B’位置)固定，位于测量的同一端，并处在同一水平直线上，此时AB的距离固定已知为L；所述超声波接收端A和超声波发射端C所在直线AC始终垂直于流体流速v，∠CAB＝90°，C点可在AC所在直线自由移动，以检测不同位置流体速度；所述待测直线即AC所在直线，所述平均流体流速即AC所在直线上的平均流速。

所述超声波发射端C和光电发射端C’由恒力矩控制的电机带动旋转，流体流速变化情况下，电机转速仍然保持不变；采用光电传感器并结合高频脉冲插值，计算出∠ACB的角度值，又因为∠CAB＝90°，得

所述光电传感器接收端A’和B’在一定时间内接收来自光电发射端C’的信号，利用高频脉冲填充，计算出A’、B’接收到的脉冲数量分别为N₁和N₂，由此可知

所述超声波从发射端C发射给接收端B时，超声波波速c已知，满足公式其中t为从C发出超声波至B接收到超声波的时间。

所述光电接收端B’接收到光电发射端C’发出的光信号后，通过控制器，马上反馈信号给C，使其发射超声波；此时从C发出超声波至B接收到超声波的时间t通过控制器获取；利用公式推算出瞬时流量v的大小，

为了测得AC所在直线上的平均流速，超声波发射端C点需要在AC所在直线上移动；C所在不同位置，计算出对应位置的流体流速v_i；控制器每隔一定时间采样信号一次，记为n次；计算出AC所在直线上的平均流速