一种基于光电脉冲的流体流速检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了提供了一种基于光电脉冲的流体流速检测方法及装置。其中，该方法包括：向待测流道的一侧外壁垂直发射设定宽度L小于或等于0.5mm的激光带；采集一段时间内待测流道流体中夹带的固体颗粒物经过激光带时，因固定颗粒物的阴影投射在激光接收器上形成的电压脉冲信号；将电压脉冲信号进行滤波、放大和比较处理，得到矩形波信号；测量并根据矩形波信号中的各波宽时间t

【技术实现步骤摘要】
一种基于光电脉冲的流体流速检测方法及装置


[0001]本专利技术属于流体流速检测
，更具体地，涉及一种基于光电脉冲的流体流速检测方法及装置。

技术介绍

[0002]油液和水等流体介质是工业、运输、市政和环境工程中常见的工作物。工作中流体介质流速的准确测量一直是流体设备关注的重点之一。
[0003]常规的流速测量方法为利用检测仪器测量管路内的流量，然后根据管道直径推算流速。然而随着当代微流体技术的发展，流体介质工作设备的流道特征尺寸越来越小，可达微米级甚至亚微米级。由于流道特征尺寸的缩小，流道内油液的流量也大大降低，考虑到微流体的流体动力性能减弱，测量准确度降低，现有的浮子流量计、齿轮流量计、涡街流量计等检测设备已经越来越难以满足微小流量的检测要求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于光电脉冲的流体流速检测方法，能实现对微小流道内流体的微量流速的测量。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种基于光电脉冲的流体流速检测方法，包括如下步骤：
[0006](1)向待测流道的一侧外壁垂直发射设定宽度L的激光带，同时在所述待测流道一侧外壁的相对面处设置一激光接收器；其中，所述设定宽度L小于或等于0.5mm；
[0007](2)采集一段时间内待测流道流体中夹带的固体颗粒物经过激光带时，因固定颗粒物的阴影投射在激光接收器上形成的电压脉冲信号；
[0008](3)将所述电压脉冲信号进行滤波、放大和比较处理，得到矩形波信号；其中，信号处理后的矩形波信号中的各波宽时间与所述电压脉冲信号中的各波宽时间对应保持一致；
[0009](4)测量并根据所述矩形波信号中的各波宽时间t
i
，计算固定颗粒物通过所述激光带的平均时间t
p
，然后根据所述设定宽度L和所述平均时间t
p
计算流体中固定颗粒物的平均速度v
p
，所述平均速度v
p
即为所述待测流道中流体的流速。
[0010]本专利技术提供的基于光电脉冲的流体流速检测方法，对流体的组成和运动原理进行分析，通过在待测流道的一侧外壁发射激光，在该外壁的相对面处利用光电脉冲的原理对待测流道的流速进行测量，整个检测过程无需与待测流道内的流体进行接触，不受液体流道的尺寸的影响，可实现微小流道内液体的流速测量；同时采用这种无接触式的流速检测方式，可避免流体介质的污染问题，实现流量零损耗的测量。
[0011]第二方面，本专利技术提供了一种基于光电脉冲的流体流速检测装置，其特征在于，包括：
[0012]微孔镜片组，包括两个相对设置在待测流道外壁上的镜片，两个镜片相对的中间位置处设置一矩形孔；
[0013]激光发射器，用于向其中一镜片中的矩形孔内垂直发射一激光，形成设定宽度L小于或等于0.5mm的激光带；
[0014]激光接收器，设置在另一镜片的矩形孔处，用于接收一段时间内所述另一镜片的矩形孔处的激光信号，并将该激光信号转化为电信号；其中，当所述待测流道中流体夹带的固体颗粒物经过激光带时，因固定颗粒物的阴影投射在所述激光接收器上形成电压脉冲信号；
[0015]滤波电路，用于将所述电压脉冲信号进行滤波处理后输出；
[0016]信号放大电路，用于将滤波处理后的倒三角波电压脉冲信号进行放大处理后输出；
[0017]信号比较电路，用于将放大处理后的倒三角波电压信号进行比较处理后，输出矩形波信号；其中，信号处理后的矩形波信号中的各波宽时间与所述电压脉冲信号中的各波宽时间保持一致；
[0018]数据处理电路，测量并根据所述矩形波信号中各波宽时间t
i
，计算固定颗粒物通过所述激光带的平均时间t
p
，然后根据所述设定宽度L和所述平均时间t
p
计算流体中固定颗粒物的平均速度v
p
，所述平均速度v
p
即为所述待测流道中流体的流速。
[0019]本专利技术提供的基于光电脉冲的流体流速检测装置，对流体的组成和运动原理进行分析，通过在待测流道的一侧外壁发射激光，在该外壁的相对面处利用光电脉冲的原理对待测流道的流速进行测量，整个检测过程无需与待测流道内的流体进行接触，不受液体流道的尺寸的影响，可实现微小流道内液体的流速测量；同时采用这种无接触式的流速检测方式，可避免流体介质的污染问题，实现流量零损耗的测量。
[0020]在其中一个实施例中，所述镜片的矩形孔的尺寸小于或等于0.5mm
×
0.5mm。
[0021]在其中一个实施例中，所述镜片除矩形孔处均设有深黑色涂层。
[0022]在其中一个实施例中，所述激光发射器采用半值角小于5
°
的激光二极管。
[0023]在其中一个实施例中，所述激光发射器采用半值角大于5
°
的高斯激光发射器时，所述镜片采用具有弧度的凸透镜。
[0024]在其中一个实施例中，所述滤波电路采用RC滤波电路。
[0025]在其中一个实施例中，所述信号放大电路采用差分放大电路。
[0026]在其中一个实施例中，所述信号比较电路包括运算放大器、电容C1～C2和电阻R1～R5；
[0027]其中，所述运算放大器的同相输入端分别与电阻R1的一端、电阻R3的一端、电容C1的一端相连，所述电阻R1的另一端与所述信号比较电路的输出端相连；所述运算放大器的反相输入端与电阻R2的一端相连，所述电阻R2的另一端通过电容C2接地，且所述电阻R2的另一端用于设置比较阈值；所述运算放大器的输出端分别与电阻R3的一端、电阻R4的一端、电阻R5的一端、电容C1的另一端相连，所述电阻R5的另一端与电源端相连，所述电阻R4的另一端与所述数据处理电路的输入端相连。
[0028]在其中一个实施例中，所述数据处理电路采用单片机处理器。
附图说明
[0029]图1是本专利技术一实施例提供的基于光电脉冲的流体流速检测方法的流程图；
[0030]图2是本专利技术提供的光电转化的波形示意图；其中，图2中(a)为待测流道中无固定颗粒物通过激光带时，激光接收器形成的电信号的波形示意图；图2中(b)为待测流道中无固定颗粒物通过激光带时，激光接收器形成的电压脉冲信号的波形示意图；图2中(c)为经过放大处理后的电压脉冲信号的波形示意图；图2中(d)为经过比较处理的电压脉冲信号的波形示意图；
[0031]图3是本专利技术一实施例提供的基于光电脉冲的流体流速检测装置的结构示意图；
[0032]图4是本专利技术一实施例提供的滤波电路的电路原理示意图；
[0033]图5是本专利技术一实施例提供的信号放大电路的电路原理示意图；
[0034]图6是本专利技术一实施例提供的信号比较电路的电路原理示意图。
具体实施方式
[0035]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光电脉冲的流体流速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)向待测流道的一侧外壁垂直发射设定宽度L小于或等于0.5mm的激光带，同时在所述待测流道一侧外壁的相对面处设置一激光接收器；(2)采集一段时间内待测流道流体中夹带的固体颗粒物经过激光带时，因固定颗粒物的阴影投射在激光接收器上形成的电压脉冲信号；(3)将所述电压脉冲信号进行滤波、放大和比较处理，得到矩形波信号；其中，信号处理后的矩形波信号中的各波宽时间与所述电压脉冲信号中的各波宽时间对应保持一致；(4)测量并根据所述矩形波信号中的各波宽时间t
i
，计算固定颗粒物通过所述激光带的平均时间t
p
，然后根据所述设定宽度L和所述平均时间t
p
计算流体中固定颗粒物的平均速度v
p
，所述平均速度v
p
即为所述待测流道中流体的流速。2.一种基于光电脉冲的流体流速检测装置，其特征在于，包括：微孔镜片组，包括两个相对设置在待测流道外壁上的镜片，两个镜片相对的中间位置处设置一矩形孔；激光发射器，用于向其中一镜片中的矩形孔内垂直发射一激光，形成设定宽度L小于或等于0.5mm的激光带；激光接收器，设置在另一镜片的矩形孔处，用于接收一段时间内所述另一镜片的矩形孔处的激光信号，并将该激光信号转化为电信号；其中，当所述待测流道中流体夹带的固体颗粒物经过激光带时，因固定颗粒物的阴影投射在所述激光接收器上形成电压脉冲信号；滤波电路，用于将所述电压脉冲信号进行滤波处理后输出；信号放大电路，用于将滤波处理后的倒三角波电压脉冲信号进行放大处理后输出；信号比较电路，用于将放大处理后的倒三角波电压信号进行比较处理后，输出矩形波信号；其中，信号处理后的矩形波信号中的各波宽时间与所述电压脉冲信号中的各波宽时间保持一致；数据处理电路，测量并根据所述矩形波信号中各波宽时间t
i
，计算固定颗粒物通过所述激光带的平均时间t

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳，吴瑜，余炎子，张程，王富安，杨晓光，张久政，张霞，王燎峰，孙梦楠，
申请(专利权)人：九江七所精密机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：