[发明专利]一种基于激光多普勒微风速校准装置及其校准方法

说明书

技术领域

本发明属于风速校准技术领域，涉及一种风速校准装置，尤其涉及一种基于激光多普勒微风速校准装置；同时，本发明还涉及一种基于激光多普勒微风速校准方法。

背景技术

风速仪主要运用在暖通行业、工业生产等领域，可用于测量管道风，废气排放、调节工艺生产等场合。其中热线风速仪常应用于微风测量，主要应用于医疗卫生(卫生监督所、疾病预防控制中心)，医药(GMP认证)、微电子、洁净技术等行业。但对于极低速度(小于1m/s)的测量仍是热线风速仪研究的难题。尤其，在风洞中很难实现对低风速的控制，因而近年来很多学者对低风速风洞展开了研究，目的是为了获得更加准确和低的风速，以提高风速仪的校准精度。

路建玲、吴虎彪等人研究的一种负压式微风速标定装置的试验。他们通过理论分析，研制了一种负压式微风速标定装置,并对其在微风速下进行了4种工况的标定试验，试验时,通过变频器调节离心风机的频率，设定标准风道内的风速，由倾斜式微压差计读出标准流量管的静压差。同时读取大气压力，环境温度和相对湿度，输入到自行开发的计算程序中，得到标准风道的轴心风速，并通过改变测点到管道轴心的设置距离，可以得到各测点位置的理论计算风速。Santiago Pezzotti,Juan I.D’Iorio,Vicente Nadal-Mora等人设计了风速在0.2～1.25m/s范围内的风速计校准风洞。为了校准在低速范围内(0.2～1.25m/s)不同类型的风速计，他们设计了包含低速和高速部分的风洞，分别使用压力测量。风洞标定是通过比较测试截面(低速)和参考截面(高速)的空气速度。在测试界面采用了热线风速仪，在参考界面采用了道达尔和静态探测。通过在相同条件下实验得到的测试风速和参考风速进行理论分析，得到它们之间的关系V_r＝11.56V_t(Vr是参考速度，Vt是实测速度)。

然而上述研究中的校准标准的最低风速只能达到0.5m/s，而市场上仪表的最低量程均在0.5m/s以下，最低可达0.1m/s。主要风洞校准装置最低风速为0.2m/s，因无微风速的标准源，其均以测定轴心速度高风速后通过面积的转换成低风速而定，形成的转换速度公式据流体力学的理论而定。基于以上分析，如何研究一套既能提供微风速风洞装置，又可作为提供微风速的标准源系统？这理所当然的成为了当今科技领域的又一大难题和挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于激光多普勒微风速校准装置，可对微风速的准确、有效的测量，安全可靠，操作性强。

此外，本发明还提供基于激光多普勒微风速校准装置的校准方法，可对微风速的准确、有效的测量，安全可靠，操作性强。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于激光多普勒微风速校准装置，所述校准装置包括依次连接的：气流入口稳定段、气流过滤阻尼段、示踪粒子发生段、收缩段、高低速工作段、标准流量工作段、动力和风机段、高效过滤段；

所述气流入口稳定段的内部还安装有进口喇叭口、蜂窝器；气流入口稳定段内的蜂窝器用于导向和分割气流大旋涡，有利于加快旋涡的衰减；由于蜂窝器管道对气流的摩擦作用，也有利于改善气流的速度分布，并在一定程度上降低气流的湍流度；蜂窝器的蜂窝格子为六角形截面；

所述气流过滤阻尼段设有高效过滤器、阻尼网，利用高效过滤器过滤空气中的大部分颗粒，保证进入低风速段的空气清洁度，以便示踪粒子发生器发生的粒子符合激光测速仪LDV的要求；同时高效过滤器起到阻尼网作用；由于气流通过阻尼网时在轴向产生压降，从而使气流的轴向速度分布的均匀性得到改善；

所述示踪粒子发生段主要包括示踪粒子发生器、示踪粒子注入口、扩散孔板，示踪粒子发生器连接示踪粒子注入口，示踪粒子发生器为气溶胶发生器；气溶胶发生器产生的示踪粒子通过扩散孔板均匀分布管道内，保证激光测速仪LDV测试时的稳定和可靠性；

所述收缩段用于均匀加速气流，使气流达到实验段所需要的流速；

所述高低速工作段选用方形、透明段，能适应激光多普勒系统的非接触式测量，并且配备夹具移测支架；低速段范围0.15～3m/s，高速段范围3.0～30m/s；

所述标准流量工作段主要采用组合标准喷嘴测量空气流量，可测范围40～3500m3/h，测量精度标准小于2％，该标准流量工作段还用于对激光多普勒测速仪测得的流速进行辅助校准，风量罩的校准；