[发明专利]对小孔径管路内的气体进行流速测量的设备及方法

权利要求书

1.一种用于对小孔径管路内的气体进行流速测量的设备，所述设备包括：

参数测量单元，用于获取小孔径管路内的气体的冲力，包括：

探头，具有接触面，所述探头的接触面与小孔径管路的出口端相对设置，并且使得从所述小孔径管路的出口端喷射出的气体能够对所述探头的接触面形成冲力；

探头座体，用于固定所述探头并且容纳控制器，所述控制器能够进行动作以调节所述探头的接触面的有效接触面积，并且所述控制器能够进行动作以调节所述探头的接触面与小孔径管路的出口端的距离；以及

传力机构，用于将所述探头的接触面所受到的冲力传递给数据获取单元；

数据获取单元，用于获取气体温度数据、空气压力数据、环境风速数据、气体密度数据以及探头的接触面与小孔径管路的出口端的距离，所述数据获取单元与传力机构连接，用于将由传力机构所传递的冲力转化为冲力数据；

系数计算单元，根据环境风速数据计算第一流速调节系数，并且根据所述探头的接触面与小孔径管路的出口端的距离计算第二流速调节系数；

流速计算单元，基于冲力数据、有效接触面积、气体密度数据、气体压力数据、气体温度数据、第一流速调节系数和第二流速调节系数计算小孔径管路内气体的流速。

2.根据权利要求1所述的设备，所述基于冲力数据、有效接触面积、气体密度数据、气体压力数据、气体温度数据、第一流速调节系数和第二流速调节系数计算小孔径管路内气体的流速具体为：

其中，R为气体普适常数，F为冲力数据，T为气体温度数据，K为常数，μ为气体的摩尔质量，A为探头的接触面的有效接触面积，P为气体压力数据，F_w为第一流速调节系数以及F_d为第二流速调节系数。

3.根据权利要求1所述的设备，所述探头的接触面为圆形结构或者正方形结构。

4.根据权利要求1所述的设备，所述传力机构为拉簧或者压簧。

5.根据权利要求1所述的设备，所述数据获取单元包括：冲力传感器、温度传感器、压力传感器、环境风速传感器以及红外测距传感器。

6.一种用于对小孔径管路内的气体进行流速测量的方法，所述方法包括：

步骤101，促使从小孔径管路的出口端喷射气体，使得所喷射的气体能够对与小孔径管路的出口端相对设置的探头的接触面形成冲力；

步骤102，经由传力机构将所述探头的接触面所受到的冲力传递给冲力传感器，以由冲力传感器确定冲力数据；

步骤103，获取气体温度数据、空气压力数据、环境风速数据、气体密度数据以及探头的接触面与小孔径管路的出口端的距离；

步骤104，根据环境风速数据计算第一流速调节系数，并且根据所述探头的接触面与小孔径管路的出口端的距离计算第二流速调节系数；以及

步骤105，基于冲力数据、有效接触面积、气体密度数据、气体压力数据、气体温度数据、第一流速调节系数和第二流速调节系数计算小孔径管路内气体的流速。

7.根据权利要求6所述的方法，所述基于冲力数据、有效接触面积、气体密度数据、气体压力数据、气体温度数据、第一流速调节系数和第二流速调节系数计算小孔径管路内气体的流速具体为：

其中，R为气体普适常数，F为冲力数据，T为气体温度数据，K为常数，μ为气体的摩尔质量，A为探头的接触面的有效面积，P为气体压力数据，F_w为第一流速调节系数统以及F_d为第二流速调节系数。

8.根据权利要求6所述的方法，所述探头的接触面为圆形结构或者正方形结构。

9.根据权利要求6所述的方法，所述传力机构为拉簧或者压簧。

10.根据权利要求6所述的方法，

所述冲力传感器，用于根据所喷射的气体对与小孔径管路的出口端相对设置的探头的接触面所形成冲力来确定冲力数据；

温度传感器，用于获取气体温度数据；

压力传感器，用于获取气体压力数据；

环境风速传感器，用于获取环境风速数据；以及

红外测距传感器，用于确定所述探头的接触面与小孔径管路的出口端的距离。