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產(chǎn)品中心暖通環(huán)保動態(tài)五孔探針測速系統(tǒng)
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更新時間：2025-03-31
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動態(tài)五孔探針測速系統(tǒng)方案
一、 方案
根據(jù)需求，探針用于測量列車通過時在列車附近產(chǎn)生的流場風速，壓力（0.005～1）atm 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)以及長時間在低真空室內(nèi)使用，并能適應在24h內(nèi)，真空管道從1atm 降至0.005atm，環(huán)境溫度：-15℃~60℃，環(huán)境濕度：日平均值不大于 95%RH，月平均值不大于 90%RH。
根據(jù)輸入可知，風速測量范圍：0～150m/s，風向測量范圍±45°，探針長度在100mm~150mm，探頭直徑3mm左右。探頭、信號調(diào)理一體式，輸出信號為5通道電壓信號方便數(shù)采設備直接采集，風速測量精度±(0.2m/s+3%*測量值) ，響應頻率1KHz左右。
整個五孔探針部分是由；3D打印五孔探頭（橙色）、動態(tài)壓力傳感器（灰色）、反吹管路（青色）、參考端引氣管路（深藍色）、探針殼體及固定端（洋紅）、密封格蘭頭（黃色）組成。三維模型組成如圖1所示。其中前段探頭直徑為3mm，長度20mm，內(nèi)置孔徑為0.8mm，然后經(jīng)30°擴張角擴張到直徑18mm，傳感器前管路長度不超過35mm，可保證探針響應速度不低于0.1s，總長約為100mm；18mm的探針殼體內(nèi)置5支動壓壓力傳感器，量程為0-110kpa絕壓型，其采樣頻率為5KHz，傳感器和探頭之間通過M3.5的螺栓連接，通過壓緊墊圈密封防松，耐壓不低于0.2Mpa；再靠近傳感器感應頭部的測試管路上開有反吹小孔，通過接入反吹管路，可將反吹氣體吹入測試孔；kulite壓差傳感器有參考端。可以通過5根引氣管合并成1根引氣管引出探針直至測試車廂內(nèi)，車廂內(nèi)設置大氣壓力傳感器用于測量實時大氣壓，作為傳感器的參考壓力。3D打印探頭與固定端外殼通過螺紋連接，再配以放松頂絲螺紋進行防松，方便探頭的拆裝維護；探針殼體通過螺紋方式與探頭和后端格蘭頭固定，并安裝銷釘螺栓用于防松，這樣能夠保證穩(wěn)定的同時又能保證傳感器可以拆卸，提高可維護性；引線和引氣管路通過后端格蘭頭進行密封和尾附，防止進水和用力拉扯導致?lián)p壞。
圖1 五孔探針組成示意圖
風速測量系統(tǒng)由五孔探針組件、固定殼體、測試引線、動態(tài)數(shù)采四部分組成，如圖2所示，其中探針組件固定板之間為焊接固定，固定殼體使用鑄工膠固定到列車廂體外壁上，固定殼體接觸面長300mm，寬度80mm，其整體重量不超過1.3kg，膠水通過較大的接觸面積能夠保證車載測風系統(tǒng)在整個使用過程能夠安全運行。
圖2 風速測量系統(tǒng)組成示意圖
二、 配置說明表如下：
序號 | 名稱 | 參數(shù) | 數(shù)量 |
1 | 動態(tài)五孔探針 | 探針長度100mm，內(nèi)置動態(tài)壓力傳感器 | 1 |
2 | 動態(tài)五孔探針校準 | 激波管鎖相標定，探針校準0/1/0.3/0.5ma | 1 |
3 | 動態(tài)數(shù)采系統(tǒng)硬件 | 含放大、調(diào)理、供電等功能，能夠?qū)崟r采集顯示輸出壓力信號 | 1 |
4 | 動態(tài)數(shù)采軟件 | 能夠?qū)崟r計算時域風速、壓力參數(shù)，能夠進行傅里葉變換。 | 1 |
5 | 現(xiàn)場安裝調(diào)試 | 差旅2人次，5天 | 1 |
穩(wěn)態(tài)五孔探針測速系統(tǒng)方案
一、動態(tài)五孔探針測速系統(tǒng)方案
穩(wěn)態(tài)五孔探針流場參數(shù)測試系統(tǒng)由五孔探針，信號采集系統(tǒng)和上位機（計算機）三大部分組成。（如圖1-1所示）。實驗過程中，通過五孔探針感知流場壓力信號，由信號采集系統(tǒng)將壓力的物理信號化為數(shù)字信號傳入上位機，經(jīng)過五孔探針插值算法，獲得測點位置的總壓、靜壓及速度大小和方向。
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圖1-1 穩(wěn)態(tài)五孔探針流場參數(shù)測試系統(tǒng)原理圖 |
二、典型穩(wěn)態(tài)五孔探針測速系統(tǒng)
典型穩(wěn)態(tài)五孔探針流場系統(tǒng)組成如下：
序號 | 名稱 | 參數(shù) | 數(shù)量 |
1 | 壓力掃描閥 | 量程±15kPakpa(表壓)，精度0.1%FS，過載能力2×，采樣頻率100Hz,16個通道，支持TCP/IP通訊協(xié)議，環(huán)境濕度0%~95%（無凝結(jié)、無結(jié)霜），工作溫度-20~60℃，補償溫度0~60℃。 | 1 |
4 | 五孔探針 | L型304不銹鋼探針，長度按要求定制，速度精度0.1m/s，角度精度±0.5°，標定馬赫數(shù)0.1/0.3/0.5，配合壓力掃描閥后的測量速度范圍0-150m/s。 | 1 |
5 | 上位機測速軟件 | 主要功能包括：掃描閥數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)保存、運動控制、五孔探針自動移測、五孔探針插值算法。 | 1 |
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