[发明专利]一种液膜位置和波动的测量装置及基于其的测量方法

说明书

本发明属于流体流动和相变换热的技术领域，涉及一种液膜位置和波动的测量装置，包括丝杆、电压计、电阻、电源、变压器、第一开关、固定端、电机和控制单元；丝杆的测点端与液膜接触，非测点端依次连接电阻、电源、变压器、第一开关和固定端，固定端固定在金属壁面上，电压计并联设置在电阻两端，丝杆、电压计、电阻、电源、变压器、第一开关及固定端构成导电环路；丝杆的非测点端还与电机连接，电机与控制单元连接，控制单元包括CPU芯片，和与CPU芯片分别连接的时钟电路、复位电路、显示屏和放大器。该装置可以方便的安装在垂直液膜旁侧、水平液膜正上方、倾斜液膜法线方向上，来通过电机平移运动来实现丝杆与液膜的接触。该装置结构简单紧凑，测量效率高。

技术领域

本发明属于流体流动和相变换热的技术领域，涉及一种液膜位置和波动的测量装置及基于其的测量方法。

背景技术

在水力学工况和相变换热中，液膜位置确定，以及其波动会重要的影响水力学参数和冷凝换热参数，然而，液膜位置和波动的测量和计算一直以来是一个难题，直到目前为止，也没有一款合适的测量液膜波动的仪器。为了开展界面波动对水动力学特性和冷凝换热影响的研究。有必要发明一种操作便捷、测量精度高、响应快的可自动调节的液膜位置，及其波动的测量方法和装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液膜位置和波动的测量装置及基于其的测量方法，克服目前缺少液膜波动测量仪器的缺陷。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种液膜位置和波动的测量装置，包括丝杆、电压计、电阻、电源、变压器、第一开关、固定端、电机和控制单元；

丝杆的测点端与液膜接触，非测点端依次连接电阻、电源、变压器、第一开关和固定端，固定端与液膜接触，电压计并联设置在电阻两端，丝杆、电压计、电阻、电源、变压器、第一开关及固定端构成导电环路；

丝杆的非测点端还与电机连接，电机与控制单元连接，控制单元包括CPU芯片，和与CPU芯片分别连接的时钟电路、复位电路、显示屏和放大器，放大器通过接收器与电位计连接；控制单元、放大器及接收器集成在PC板上；

接收器用于接收电位计发送的电压值，放大器用于将电压信号进行放大并传送给CPU芯片，CPU芯片根据电压信号控制电机工作；时钟电路用于计算相邻两次导电环路的通断时间间隔，复位电路用于让电机恢复到初始位置。

进一步，CPU芯片还连接有第二开关。

进一步，CPU芯片依次通过指令线、伺服控制线和控制线与电机连接。

进一步，电机采用步进电机。

进一步，CPU芯片采用AT89C51单片机。

进一步，丝杆长度为150mm，测点端直径为1mm，非测点直径为5mm，丝杆有效行程为100mm。

进一步，电源采用24V电源。

进一步，显示屏采用液晶显示器。

本发明还公开了所述一种液膜位置和波动的测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1、接通第一开关，对控制单元进行初始化，令电机复位；

S2、查看电路电压，如果无电压值，则表明丝杆没有接触到液膜，CPU芯片控制电机移动，直至丝杆的测电端与液膜接触，导电环路导通，电位计测得电压值，并经接收器发送给放大器，电压信号经放大器放大后传送给CPU芯片，CPU芯片接收到电压信号后控制电机停止移动，时钟电路记录电机初次位移时间，并显示在显示屏上；

S3、随着液膜的波动，一段时间以后，丝杆的测点端与液膜不接触，导电环路断开，无电路电压，时钟电路记录相邻两次导电环路的通断时间间隔，并显示在显示屏上；