一种基于电阻应变计的液体流速测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了属于计量技术领域的一种基于电阻应变计的液体流速测量装置。它的结构如下：信号测量模块、信号放大模块、信号处理模块和信号显示模块依次串联连接，信号测量模块、信号放大模块、信号处理模块和信号显示模块均安装在密封盒中。本实用新型专利技术的有益效果为：本实用新型专利技术同时实现了流速的测量、存储和显示功能。与现有的技术相比，克服了现有基于电阻应变计的液体流速测量装置只能固定安装、无法在水中移动设备中应用的问题。采用本实用新型专利技术，可以满足水中机器人、水中兵器等水中移动设备、以及水文工作中的流速测量的需要。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于计量
，特别涉及一种基于电阻应变计的液体流速測量装置。
技术介绍
液体流速是エ业生产过程的重要參数。为了满足各种エ况下測量液体流速的需要，人们研发了基于不同原理的测速仪器，例如毕托管测速仪、激光多普勒测速仪、粒子成像测速仪、时差法超声波测速仪、超声波多普勒测速仪、电波测速仪、应变测速仪等。 应变测速仪是ー种非电量电测仪器。其测速原理是让流体推动弹性元件变形产生应变，从而带动粘贴于弹性元件的应变片一起形变，然后通过构建惠斯登电桥将流体机械能转换成电量，再将转换后的微弱电量通过放大和滤波提取与流速相关的电信号进行分析处理，从而实现流体速度測量。应变测速仪具有对流体流场干扰小、对流场的透明性要求低、体积小巧、携帯方便、性价比高等优点。在文献《纸浆流送过程中速度分布測定方法的研究》(刘焕彬，周庆乐，蓝福堂，卢谦和.纸浆流送过程中速度分布測定方法的研究，广东造纸技木通讯，1980年Zl期)中，提出了一种针对纸浆输送过程的基于电阻应变计的流速測量装置。纸浆输送过程是在固定的管道中完成的，这种装置无法应用于需要測定流速的水中机器人或水中兵器等水中移动设备、以及水文工作等场合中开放水域的低流速的测量。
技术实现思路
本技术针对上述缺陷公开了ー种基于电阻应变计的液体流速測量装置，同时实现了流速的測量、存储和显示功能，可以解决水中机器人、水中兵器等水中移动设备、以及水文工作中的低流速測量问题。一种基于电阻应变计的液体流速測量装置的结构如下信号測量模块、信号放大模块、信号处理模块和信号显示模块依次串联连接，信号測量模块、信号放大模块、信号处理模块和信号显示模块均安装在密封盒中。所述信号測量模块的结构如下直流电源的正极连接应变电阻，负极连接第一电阻，输出电压的一端连接应变电阻和温度补偿电阻的公共节点，另一端连接第一电阻和第ニ电阻的公共节点，GND地电位连接温度补偿电阻和第二电阻的公共节点。所述直流电源的电压为5V。所述信号放大模块由可变增益放大器及其外围接ロ电路构成；所述信号处理模块由单片机、A/D转换器以及外围接ロ电路构成；所述信号显示模块由显示屏及其外围接ロ电路构成。所述密封盒呈长方体形状；密封盒的上表面是透明的，密封盒的正前方纵向插有弾性元件，弾性元件呈薄片状；应变电阻固定在弾性元件上，温度补偿电阻安装在密封盒的正面，电源控制开关、第一信号按键开关、第二信号按键开关和第三信号按键开关均安装在密封盒的上表面，LCD1602液晶显示模块贴于密封盒上表面的内表面；应变电阻、温度补偿电阻的上表面覆盖一层塑料保护膜，并在塑料保护膜的周围涂上一层防水硅橡胶，此外，LCD1602液晶显示模块、电源控制开关、第一信号按键开关、第二信号按键开关和第三信号按键开关与密封盒的缝隙处也都涂上防水硅橡胶。本技术的有益效果为本技术同时实现了流速的测量、存储和显示功能。与现有的技术相比，克服了现有基于电阻应变计的液体流速测量装置只能固定安装、无法在水中移动设备中应用的问题。采用本技术，可以满足水中机器人、水中兵器等水中移动设备、以及水文工作中的流速测量的需要。附图说明图I为基于电阻应变计的液体流速测量装置的结构示意图； 图2为本技术的信号测量模块原理图；图3a为本技术的一个实施例的第一电路结构原理图；图3b为本技术的一个实施例的第一电路结构原理图；图4为本技术的测量装置的立体图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步的说明。本技术提供了一种基于电阻应变计的液体流速测量装置，以下结合附图和具体实施方式对本技术做进一步说明。如图I所示，一种基于电阻应变计的液体流速测量装置的结构如下信号测量模块、信号放大模块、信号处理模块和信号显示模块依次串联连接，信号测量模块、信号放大模块、信号处理模块和信号显示模块均安装在密封盒I中。如图2所示，信号测量模块的结构如下直流电源U的正极连接应变电阻R11，负极连接第一电阻R13，输出电压U0的一端连接应变电阻Rll和温度补偿电阻R12的公共节点，另一端连接第一电阻R13和第二电阻R14的公共节点，GND地电位连接温度补偿电阻R12和第二电阻R14的公共节点。信号测量模块利用电阻应变测量技术将流体的速度信号转换为应变电阻Rll的阻值变化，并采用惠登斯电桥将应变电阻Rll的电阻变化值转化为可以测量的电压变化值。直流电源U的电压为5V。信号测量模块利用电阻应变测量技术将流动液体对应变电阻Rll的冲击力转换为应变电阻Rll的应变，这种应变通过应变电阻Rll的阻值变化表现出来，通过构建惠斯登电桥将微小的电阻相对变化值转化为电阻的绝对变化值来提高信号的测量精度，然后，通过外加直流电压源便可以将电阻绝对变化值转化为可以测量的电压变化值。由于应变电阻Rll对温度变化十分敏感，实际所测得的应变将包含温度变化的影响，不能反映构件的实际应变，因此在桥路中增加一个用于温度补偿电阻R12以消除温度变化对测量结果的影响。在本实施例中，应变电阻Rl I和温度补偿电阻R12构成测量电桥的半桥，第一电阻R13和第二电阻R14构成电桥的另外半桥；第一电阻R13和第二电阻R14均为固定无感标准电阻，两个半桥组成惠斯登电桥，这样能够保证在电桥平衡时电桥两端电压输出即为0，同时测量电路也不再受到温度的影响。信号放大模块由可变增益放大器及其外围接ロ电路构成；信号放大模块可以将信号測量模块输出的微小的电压值变化值进行放大和滤波，进而提取出与液体流速有关的电信号。通过选用高精度可变增益放大器，可以根据需要对信号的放大倍数进行相应的调整。信号处理模块由单片机、A/D转换器以及外围接ロ电路构成；信号处理模块通过A/D转换器将放大后的模拟电压信号转换为单片机可以识别的数字信号，并将该数字信号输入至单片机的存储器RAM中进行存储，单片机会将数字信号进行存储和发送，当存储的数字信号的数量达到了预定的闕值，单片机会将存储器中的信号予以清除并开始存储新的数据。单片机将处理后的数字信号以ASCII码的形式输出至信号显示模块。信号显示模块由显示屏及其外围接ロ电路构成。显示屏优选为字符型液晶显示器，它由单片机直接驱 动，井根据控制按键显示当前液体的实时流速信号或显示存储器中已储存的流速信号。如图4所示，密封盒I呈长方体形状；密封盒I的上表面是透明的，密封盒I的正前方纵向插有弾性元件4，弾性元件4呈薄片状，应变电阻Rll固定在弾性元件4上，用于进行流速的測量，应变电阻Rll粘贴在弹性元件底部，保证液体冲击弹性元件4时在其底部产生的形变量与应变电阻Rll形变量一致，通过弹性元件4可以增大受カ面积，提高应变电阻Rll的应变量。弹性元件4应选取弹性模量相对较大的材质,保证在受力后能够迅速恢复形变。温度补偿电阻Rl2安装在密封盒I的正面(紧贴在密封盒I上)，主要用于抵消液体温度对应变电阻Rll的影响，保证测量结果的精确性。电源控制开关6、第一信号按键开关Tl、第二信号按键开关T2和第三信号按键开关T3均安装在密封盒I的上表面，IXD1602液晶显示模块5贴于密封盒I上表面的内表面；电源控制开关6用于控制电源的开通与关断。第一信号按键开关Tl、第二信号按键开关T2和第三信号按键开关T3均为防水按键开关；其中第一信号按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电阻应变计的液体流速测量装置，其特征在于，它的结构如下：信号测量模块、信号放大模块、信号处理模块和信号显示模块依次串联连接，信号测量模块、信号放大模块、信号处理模块和信号显示模块均安装在密封盒(1)中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱殿伟，张博雅，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：实用新型
国别省市：