[发明专利]一种高精度光电活塞测速系统

说明书

本发明涉及一种高精度光电活塞测速系统，包括分布式光电传感器系统、同步采集系统、分布式压力测量模块、自由活塞。分布式光电传感器系统包括均匀布置在压缩管径向的多个光电传感器和光电传感器安装调节装置，用于测量自由活塞通过的时刻和时长。同步采集系统用于统一采集、储存、处理光电传感器和压力传感器的信号。分布式压力测量模块用于对活塞运动过程中光电传感器位置的压力变化进行测量，丰富数据信息。自由活塞是被测量的对象，其本身形状和外壁面上设置特殊结构提高测量准确性。本发明实现了自由活塞激波风洞中对高速运行自由活塞的速度测量，是此类风洞尤其是大型风洞稳定、安全运行的保障。

技术领域

本发明涉及一种适用于自由活塞速度测量的分布式测速系统，应用于自由活塞激波风洞中活塞高速运行且产生瞬时高温高压的环境，属于速度测量技术领域。

背景技术

自由活塞激波风洞中，于压缩管中高速运行的自由活塞是风洞驱动段的核心部件，用于向前压缩产生符合试验要求的高温高压气体。在风洞运行中，准确测量自由活塞的实际运行速度是修正流场参数、监控风洞运行健康程度、保证风洞安全性和可靠性的重要条件。

测量自由活塞的运行过程，需要在压缩管中的密闭空间中进行，同时需要承受活塞运行产生的高温高压气体的作用。如何在不影响活塞运行的前提下，测出压缩管全长尤其是末端的速度分布，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高精度光电活塞测速系统，能够在长度较长的封闭管道中，于高温高压环境下准确测量高速运行的活塞在通过压缩管上多处测点时的速度。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种高精度光电活塞测速系统，包括分布式光电传感器模块、信号处理模块和多个反光环；

活塞的外表面沿轴向依次套设多个间隔设置的反光环；

分布式光电传感器模块的多个光电探头沿活塞移动方向均匀设置；

信号处理模块接收分布式光电传感器模块输出的信号，计算活塞的移动速度和方向。

优选的，所述多个反光环之间的间隔不同。

优选的，所述光电探头为光纤。

优选的，还包括多个安装调节装置，包括光纤安装座、光纤锁紧螺母、第一密封环垫、第二密封环垫和保护柱；光纤安装座具有通孔，所述光纤经通孔引出，连接到信号处理模块，光纤具有外螺纹固定结构，旋入光纤安装座的通孔，预留部分外螺纹，锁紧光纤锁紧螺母；光纤锁紧螺母套设第一密封环垫；

保护柱具有通孔，光纤的采集端经保护柱的通孔引出；保护柱的顶端具有凹槽，凹槽内设置第二密封环垫；保护柱旋入光纤安装座，使得光纤锁紧螺母压紧第二密封环垫。

优选的，探头之间的间隔大于等于活塞长度。

优选的，所述反光环至少包括三个沿活塞轴向依次设置的第一反光环、第二反光环和第三反光环；第一反光环和第二反光环之间间隔为d1，第二反光环和第三反光环之间间隔为d2；

某一探头采集到了信号处理模块的时刻为t0，光电信号第一次消失的时刻为t1，光电信号再次采集的时刻为t2，光电信号再次消失的时刻为t3,光电信号再次采集的时刻为t4；计算T1＝t2-t1，T2＝t4-t3；如果d1d2，T1T2或者d1d2，T1T2表明活塞的方向为前进；如果d1d2，T1T2或者d1d2，T1T2表明活塞的方向为后退。

优选的，计算T＝tn-t0，tn为光电信号最后消失的时刻，计算活塞通过该测点的平均速度V＝d/T，d为第一反光环前端至最后一个反光环后端的距离。

优选的，所述多个反光环之间的间隔相同，反光环之间的轴向长度不同。