[发明专利]一种一维脉动流速测量装置的率定系统及方法

权利要求书

1.一种一维脉动流速测量装置的率定系统，其特征在于：包括玻璃水槽、固定支架和高频粒子图像测速系统；所述固定支架包括横向支撑件、上定位夹、下定位夹和螺栓，所述固定支架通过横向支撑件布置于玻璃水槽上方，所述上定位夹与下定位夹垂向布置于横向支撑件的中心线上，固定孔口位于玻璃水槽的中轴线上，待校验的流速仪安装在固定支架上，利用上定位夹和下定位夹确保待校验流速仪竖直向下，并使用螺栓紧固；所述高频粒子图像测速系统包括高重复频率脉冲激光器、高速CMOS摄相机、信号同步器，高重复频率脉冲激光器、高速CMOS摄相机分别与信号同步器连接。

2.如权利要求1所述的一维脉动流速测量装置的率定系统，其特征在于：所述玻璃水槽的水槽侧壁及底板由超白玻璃拼接而成，玻璃接头由玻璃胶粘接以平滑过渡和止水，玻璃水槽的整体误差小于±0.2mm，并可实现0～1.5％高精度无级平滑调坡。

3.如权利要求1所述的一维脉动流速测量装置的率定系统，其特征在于：所述玻璃水槽宽度不小于30cm，深度不小于25cm、长度方向从前至后分为进口过渡段、试验段和尾门影响过渡段。

4.如权利要求3所述的一维脉动流速测量装置的率定系统，其特征在于：所述尾门影响过渡段长度满足尾门对试验段流态不产生影响，试验段不受进口过渡段及尾门影响过渡段的影响。

5.如权利要求3所述的一维脉动流速测量装置的率定系统，其特征在于：所述进口过渡段设置蜂窝状消能格栅和压波设施。

6.如权利要求1所述的一维脉动流速测量装置的率定系统，其特征在于：

所述高重复频率脉冲激光器用于发出光束，经过导光臂引导至测量断面下方，经过专用的片光产生系统形成厚度为1-3mm、扩散角为15°-30°的片光，照亮待测水体中的待测平面；

所述高速CMOS摄相机用于记录激光片光照亮的示踪粒子图像；

所述信号同步器用于控制测速系统的工作步调，使所述高速CMOS摄相机与所述高重复频率脉冲激光器以相同的频率同步工作。

7.一种一维脉动流速测量装置的率定方法，其特征在于采用权利要求1-6中任一项所述系统进行，所述方法包括如下步骤：

步骤一：打开水泵，通过水流循环系统向玻璃水槽注入水流，选择合适的流量运行至水流稳定；将待检验流速仪安装在玻璃水槽上方的固定支架上，并将待检验流速仪前端没入水中一定深度；

步骤二：打开高重复频率脉冲激光器，调整激光片光的位置，使片光中心刚好与待检验流速仪前端轴线重合；打开信号同步器和高速CMOS摄相机，进行粒子图片采集，同时进行待检验流速仪的流速测量；

步骤三：处理所记录的粒子图像得到整个激光片光照亮区域的流速信息，在TR-PIV处理结果中定位至待校验流速仪测量点的位置，进行精确的流速校验。

8.如权利要求7所述的一维脉动流速测量装置的率定方法，其特征在于：所述步骤三具体为：高频粒子图像测速系统通过计算连续两帧粒子图像中粒子的移动距离与两帧图像之间的时间间隔得到流速信息；在计算时，先将粒子图像划分为若干小区域，对两帧图像中相对应的区域进行相关性计算得到粒子位移，最终每个小区域中都有相对应的流速信息；导出全部流速序列，结合高速CMOS摄相机所拍摄的图像，首先定位至待校验流速仪的前端，获得待检验流速仪前端的坐标位置；然后根据待校验流速仪的测量水体距离待校验流速仪前端的距离以及待校验流速仪的测量水体的尺寸大小，将待校验流速仪的测量点精确定位于TR-PIV计算所得结果中的对应区域。