三维动态应变测速装置制造方法及图纸

一种三维动态应变测速装置、用来测定流体的运动速度，由坐标架，弹性元件、电阻应变片、毛细管、刚性细丝、小球等组成，该测速装置的竖臂弹性元件采用两块弹性元件制成，竖臂弹性元件下端连接毛细管，毛细管的下端用一非铁磁性的刚性细丝同小球连接，固定在坐标架上的弹性元件其横臂与竖臂之间采用“角筋肋”加固连接，该测速装置可对液态金属中各点三维速度进行准确测量。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种测量仪器，特别涉及一种用于测定液态金属运动下的三维动态应变测速装置。在科学研究和工业试验过程中，测定流体的运动速度，尤其是在钢铁连铸过程中，准确地测定液态金属运动的速度具有重要的意义。现有的液态金属运动速度的测定一般采用的方法有四种第一在液态金属的表面放置一个小瓷舟，使其同液态金属一起运动，测定小瓷舟的运动速度，即代表液态金属表面的运动速度；第二在液态金属中放置一种耐高温的试件，使其同旋转运动的液态金属一起运动，测定试件的单位时间转数，即求出对应点运动速度；第三采用电磁皮托管或电磁流量计进行测速，这是国外目前某些研究单位采用的一种方法。这种方法由于外加磁场的作用，对液态金属的流场影响较大，特别当测量较小区域内液态金属流场中的某点速度，影响更为明显。同时，电磁搅拌技术和结晶器流动控制技术，本身也存在外加磁场，这种测试方法的误差就更大了。以上三种方法和测量装置都只能同时一次测量液态金属中某点的一维运动速度。第四是液态金属运动的二维测速装置，其结构是在一个坐标架上装有反向倒置L型弹性元件，在弹性元件的外壁上贴有电阻应变片，将电阻应变片组成二组桥路，在弹性元件竖臂下端连接一用高纯石英做成的毛细管，该管的端部连接一高纯石英小球。工作时，被插入液态金属中的小球由于受到铅垂面内的水平和垂直方向的阻力而使弹性元件产生变形，通过应变片组成的全桥电路，分别把所测定的两个方向的阻力Fx、Fz经过动态电阻应变仪转换成电信号，送至光线示波器显示或记录下测试结果，得出水平、垂直方向的二维阻力Fx、Fz的大小和方向，再将得到的Fx、Fz代入数学换算式即可得出被测的液态金属Φ某点的二维速度Vx、Vz的大小和方向。但此种测试装置存在两个问题，一是只能测定二维速度，不能测量液态金属中某点的三维速度；二是由于毛细管直接与小球连接，其连接点是面接触，影响小球对垂直向下的作用力的感受能力，因而会降低测速精度。本技术的目的是提供一种能对液态金属介质中某点同时进行三维测速的装置。本技术是在二维测速装置的基础上改进而成的。根据流体力学的附面层概念，流体中以一定速度运动的颗粒要受到粘性磨擦力阻力和压差阻力，在流体中，当颗粒的尺寸大小一定时，其所受到的阻力的大小与颗粒本身的运动速度有关。在不同的雷诺数Re下，其所受作用力的合力分别遵守以下关系式当Re≤1时，流动处于stokes区F＝3πμdsV当1＜Re≤500时，流动处于Allen区F=1.25πV1.5(μρd33)0.5]]>当500＜Re≤2×105时，流动处于Newton区F=0.055πρd32V2]]>式中Re＝Vdsρ/μF-颗粒受到作用力合力ρ-流体的密度ds-颗粒直径V-流体流动速度μ-流体的动力粘度Re-雷诺数因此，只要测得流体中某点相对稳定放置的球形颗粒所受到的阻力值Fx、Fy、Fz大小和方向，然后将该阻力值代入上面的数学换算式中，即可得到该点的运动速度。本技术的内容是在一个坐标架上，固定一反向呈倒置的“L”形连接的非铁磁性的弹性元件组，其横臂与竖臂之间采用“角筋肋”加固连接，在该弹性元件组的横臂上贴有两组构成桥路的电阻应变片；其竖臂由两块弹性元件组成，这两块弹性元件呈十字正交，其连接处采用“十字筋肋”加固连接，以防止弹性元件的连接点在受力时发生变形，竖臂上也贴有两组构成桥路的电阻应变片。弹性元件的横臂一端固定在坐标架上，其竖臂下端连接一用高纯石英制成的毛细管，毛细管的下端连接一个非铁磁性的刚性细丝，细丝的另一端连接一个用高纯石英制成的小球。以下结合附图对本技术做进一步的说明。附图说明图1为本技术的结构示意图图2图3图4为本技术所用电阻应变片连接的桥路图；图5为图1的A向视图I图6为图1的A向视图II图中弹性元件1，坐标架2，电阻应变片3，角筋4，十字筋肋5，毛细管6，刚性细丝7，小球8。将L形弹性元件1的横臂端固定在坐标架2上，弹性元件竖臂采用两块弹性元件，且这两块弹性元件成十字正交，其连接有两种，一是采用“十字筋肋”连接结构，如图5所示，另一种是采用整体块式结构连接，如图6所示。在弹性元件1的竖臂下端连接一用高纯石英做成的毛细管6，在毛细管6的下端连接一非铁磁性刚性细丝7，细丝的下端连接一高纯石英小球8。在弹性元件1的横臂和竖臂上贴有三组电阻应变片3，并按电阻应变片的角标号数R1、R2、R3、R4、R1′、R2′、R3′、R4′、R1″、R2″、R3″、R4″分别组成三个桥路。在每个桥路上加电压U，ΔU1、ΔU2、ΔU3为每组桥路的输出电压信号。实施例如附图所示。在坐标架2上固定一反向倒置L形弹性元件1，弹性元件的竖臂采用两块弹性元件组成，两块弹性元件成十字正交，采用“十字筋肋”连接结构(如图5)，弹性元件横臂与竖臂连接处用角筋肋4加固连接，弹性元件横臂上贴有一组电阻应变片R1、R2、R3、R4，弹性元件竖臂上贴有二组电阻应变片R1′、R2′、R3′、R4′和R1″、R2″、R3″、R4″。三组电阻应变片均连接成全桥电路，如图2、图3、图4所示，在每组桥路两端加电压U。在弹性元件竖臂下端连接一石英制成的毛细管6，在毛细管6的底端连接一非铁磁性刚性细丝7，在细丝的下端连一高纯石英制的小球8，即组成了本技术的三维动态应变测速装置，加上动态电阻应变仪和光线示波器或计算机等信号接受和处理设备则可以测定流体中任意一点的三维速度。使用时，将小球8插入被测的液态金属中，当液态金属流动时，小球受到水平面内左右，前后和垂直面内上下方向的阻力Fx、Fy、Fz的作用，此时弹性元件1变形，通过电阻应变片3组成的三组全桥电路，分别把三个方向的阻力Fx、Fy、Fz经过动态电阻应变仪转换成电压信号，送至光电示波器中显示并记录下测试结果，得出水平面左右、前后和垂直面上下方向的三维阻力值Fx、Fy、Fz的大小和方向，再将得到的Fx、Fy、Fz的数据代入数学换算式中即可得出被测的液态金属中某点的三维速度Vx、Vy、Vz的大小和方向。本技术实现了对液态金属中各点的三维速度的准确测量，不仅适用于磁场作用下的液态金属中的三维测速，也适用于无磁场作用下的一般流体中的三维测速。权利要求1.一种包含有坐标架、弹性元件、电阻应变片、毛细管、小球在内的三维动态应变测速装置，其特征在于该测速装置是将反向倒置弹性元件的横臂端固定在坐标架上，竖臂由两块弹性元件组成，竖臂弹性元件下端连接毛细管，毛细管下端连接非铁磁性钢性细丝，钢性细丝的下端连接一石英小球，固定在坐标架上的弹性元件，其横臂与竖臂之间采用“角筋肋”加固连接。2.如权利要求1所述的三维动态应变测速装置，其特征在于所说的弹性元件的竖臂由两快弹性元件组成，这两块弹性元件呈十字正交。3.如权利要求1、2所述的三维动态应变测速装置，其特征在于所说的制成弹性元件竖臂的两块弹性元件的连接a.采用“十字筋肋”连接结构，b.采用整体块式结构连接。专利摘要一种三维动态应变测速装置、用来测定流体的运动速度,由坐标架,弹性元件、电阻应变片、毛细管、刚性细丝、小球等组成,该测速装置的竖臂弹性元件采用两块弹性元件制成,竖臂弹性元件下端连接毛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含有坐标架、弹性元件、电阻应变片、毛细管、小球在内的三维动态应变测速装置，其特征在于该测速装置是将反向倒置弹性元件的横臂端固定在坐标架上，竖臂由两块弹性元件组成，竖臂弹性元件下端连接毛细管，毛细管下端连接非铁磁性钢性细丝，钢性细丝的下端连接一石英小球，固定在坐标架上的弹性元件，其横臂与竖臂之间采用“角筋肋”加固连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐广，赫冀成，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]