大连大学建筑环境测试技术概要.ppt

* 测压差的方法 （1）利用总压管、静压管，分别测量流体的总压和静压，以确定流体速度。 （2）利用专门设计的复合测压管，同时测量流体的总压和静压（或两者之差），以确定流体速度。 由测压管、连接管和显示或记录仪表三部分组成的测压系统，就可以测量流体的流速。 * 1. 流体总压、静压的测量 (1) 流体总压测量与测压管 测量流体总压的总压管在使用时，其感压孔轴线应对准来流方向。 希望总压管对流动方向越不敏感越好。 * L形总压管 制造容易，使用安装方便。 它对流动偏斜角的灵敏性取决于压力孔直径与管子外径之比以及总压管头部的形状。 图7.1.4 * 圆柱形总压管 可以制作得很小，惯性不大，工艺性好，制造容易，使用方便。 图7.1.5 圆柱形总压管 * 套管式总压管 在马赫数变化较大范围内，它对流动偏斜角的不灵敏度达到±(40～50) 套管式总压管 * （2）流体的静压测量与测压管 测量被绕流体表面上某点的压力或流道壁面上流体的压力。 这时可利用在通道壁面或绕流物体表面开静压孔的方法进行测量。 确定流场中某点的压力，也就是运动流体的压力。 这时可以利用尺寸较小具有一定形状的测压管插入流体中，进行流体压力测量。 L形静压管、盘形静压管、套管形静压管 需要测量平直流道内的流体静压时可采用在流道壁面开静压孔的方法来测量。 * 图7.1.6 壁面静压测量 * 2. 毕托管 分别采用总压管和静压管测得流体的总压和静压，然后利用公式计算得到流体速度。 缺点：不能同时测得某一点的流体的总压和静压。 可同时测得流体总压和静压之差的复合测压管称为毕托管（动压管、速度探针）。 特点：结构简单，使用、制造方便，价格便宜，坚固可靠，精度高。 毕托管测量的是空间某点处的平均速度，它的头部尺寸决定了它的空间分辨率 根据所测量的流体性质，将毕托管设计成不同的形状，常用的有L形和T形。 * （1）L形毕托管 流体速度 -- 流体速度； -- 流体密度。 式中 ， --流体的总压和静压； 图7.1.7 * （2）T形毕托管 总压 静压 来流方向敏感 壁面、含尘、粘度大 * 测量流体总压 测量流动方向 能同时测出流体的总压及流速的大小和方向的测压管称为复合测压管。 在平面流场的测量中，常用二元复合测压管测量流体的总压、静压及流速的大小和方向。 圆柱形、管束形和楔形。 3. 流动方向的测量与复合测压管 图7.1.9 圆柱形复合测压管 * 当光源和反射体或散射体之间存在相对运动时，接收到的声波频率与入射声波频率存在差别的现象称光学多普勒效应，是奥地利学者多普勒于1842年发现。 当单色光束入射到运动体上某点时，光波在该点被运动体散射，散射光频率与入射光频率相比，产生了正比于物体运动速度的频率偏移，称多普勒频移。 激光测速的原理：是测量通过激光束的示踪粒子的多普勒信号，再根据速度与多普勒频率的关系得到粒子速度。测得了粒子的速度，也就是流体流动的速度。 7.1.4、激光多普勒测速技术—非接触测量技术 P155 16.8W/套 * (7.1.15) 激光多普勒测速光学布置有参考光模式、单光束模式和双光束模式三种。 ----粒子散射光在光速方向的向量； ----多普勒频移； ----粒子散射光相对于接收器方向的向量； ----光源在真空中的波长。 测速原理是利用随流体运动的微粒散射光的多普勒效应来获得速度的信息。分析可知多普勒频移关系式为： 粒子在空气中运动时，当光源、运动粒子和光接收器三者之间的相对位置固定时，就可以从检测到的频移确定粒子的速度，也就是流体流动的速度。 * V P I—光源;S—光接收器;M—反射镜;F—分光镜;L—透镜;N—光栏 图7.1.12 双光束—双散射模式光路系统 I S M F L N 来自光源I的一束激光被分光镜F和反射镜M分为两束相同的光束，经透镜L聚焦于测量点P。流经测量点的粒子接受两个方向的相同的入射光照射后，向四周发出散射光。散射光经接收光栏N及接收透镜后，汇聚到光检测器上，光检测器将接收到的光信号（多普勒频移）转换成电信号传输给信号处理系统。 （P156） * 光源 光接收器 透镜 接收透镜 平面镜 分光镜 激光器1发射出来的单色平行光经聚焦透镜2聚焦到被测流体区域内，运动粒子使一部分激光散射，散射光与未散光之间发生频移。散射光与未散射光分别由两个接收透镜3和4接收，再经平面镜5和分光镜6重合后，在光电倍增管7中叠加产生频差，光电倍增管将输出一个与频差Δf 相关的交流 信号；对这个频差信 号进行处理，即可获 得运动粒子的流速u。 即流体的流速。 * 处理器 激光器 发射器 接受透镜 光电倍增管 测量系统包括激光器、激光耦合器、信号处理器、数据处理系统以及激光发射和接收器等。