[发明专利]一种自动施放声学多普勒流速仪加噪剂的装置及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动施放实验室用声学多普勒流速仪（ADV）加噪剂的方法及其装置，其主要用于持续均匀施放特定的微粒悬浊液，增加被测水体的浑浊度，以保证声学多普勒流速仪（ADV）在不间断的测量条件下始终具有较高的信噪比，从而获得准确有效地流速数据，减少因人工施放的不连续和不均匀所造成的信噪比不稳定，以及选用不当的加噪剂对流速仪探头造成的人为损害。

背景技术

在流体力学领域，声学多普勒流速仪（ADV）用于测量流体速度，可实现单点三维流速瞬时测量，具有对被测流体干扰小，操作简便等显著优点，因此，在实验室的物理模型实验中得到了广泛应用。声学多普勒流速仪（ADV）原理是：运用多普勒原理，由探头发射超声波，遇到控制体后反射，并接受反射的信号，信号的频率差代表了对应水流质点速度。

但是，声学多普勒流速仪（ADV）的测量原理决定了声学多普勒流速仪（ADV）的信号强度取决于水中是否存在足够的介质，如泥沙、微粒等，来反射声波信号。如果水中粒子过少，返回的信号就会比周围的噪音还要小，要是没有足够大的信号强度，声学多普勒流速仪（ADV）是不可能进行精确测量的，所得的数据肯定和实际差别很大。为防止噪音干扰，声学多普勒流速仪（ADV）实验时必须保证一定的信噪比水平，比如，对于瞬时流速测量（以25Hz采样），信噪比一般要求超过15分贝；对于平均流速测量（以0.5Hz采样），声学多普勒流速仪（ADV）可以在信噪比为5分贝时正常工作。因此，为保证符合要求的信噪比（SNR），必须向相对清澈的被测水体中投入一定数量的悬浮微粒，人为增加被测水体的浑浊度。虽然可用于声学多普勒流速仪（ADV）的加噪剂有配套的塑料颗粒悬浊液（ADV-Seeding）可供选择，但因其售价过于昂贵，仅适合在少量水体中做ADV标定实验，而相对于物理模型实验中需求的大量水体来讲成本过大，无法实现。目前广泛采用的是人工向被测水体中撒石灰粉增加浊度的方法，但石灰粉会对ADV探头造成腐蚀，而且人工投放不连续，不能保证被测流动水体持续具有满足要求的浑浊度，因此也不是最佳方案，必须设计新的效果良好且易于实现的ADV加噪方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种自动施放声学多普勒流速仪（ADV）加噪剂的装置及使用方法。

本发明目的是通过以下的技术方案来实现的：

一种自动施放声学多普勒流速仪（ADV）加噪剂的装置，其特征在于：该装置由控制单元，送料单元、放样单元、实验水槽及声学多普勒流速仪（ADV）所构成，其中所述的控制单元由计算机1和可编程控制器2组成；送料单元由漏斗3，送样槽4，电磁铁5，试剂盒6，上挡板7，拉力弹簧8和出料口9组成，漏斗3的下部通过送样槽4的进料口与试剂盒6相对接，送样槽4的内侧一端安装有电磁铁5，另一侧安装有拉力弹簧8，下部设置有出料口9，试剂盒6的上端一侧安装有上挡板7；放样单元由搅拌桶10，进水管11，溢流管12，潜水泵13，浊度计14，放样管15和阀门16组成，搅拌桶10放置在出料口9的下方，其上端装有进水管11和溢流管12，其中溢流管12的安装高度低于进水管11，进水管11与放置在实验水槽内的潜水泵13相连，搅拌桶10内壁一侧安装有浊度计14，搅拌桶10的底部安装有2-4根放样管15，在每根放样管15的上部安装有阀门16，放样管15上钻有圆孔；实验水槽为长方形，中间设有两块隔板将实验水槽一分为二，其中长隔板的长度是实验水槽全长的三分之二，隔板下端与实验水槽底部相连接，在实验水槽与短隔板的封闭端放置潜水泵，另将水管一端与潜水泵连接，另一端搁在短隔板上；放样管15放置于实验水槽实验区，与实验水槽底部垂直；将声学多普勒流速仪（ADV）17固定在专用定位架上，放置于实验水槽的实验区内；电磁铁5和浊度计14通过信号线与可编程控制器2相连；声学多普勒流速仪（ADV）17通过信号线与计算机1连接。

一种自动施放声学多普勒流速仪（ADV）加噪剂的装置的使用方法，其特征在于，使用步骤如下：

A．制备加噪剂原料，分选粒径在10-20um之间的硅藻土粉末，干燥备用；