[发明专利]一种高压水射流自激喷嘴腔内振荡信号检测装置与方法

权利要求书

1.一种高压水射流自激喷嘴腔内振荡信号检测装置，其特征在于：该装置包括水箱(1)、过滤器(2)、水泵(3)、单向阀(4)、流量计(5)、安全截止阀(6)、蓄能器(7)、压力表(8)、喷嘴装置(9)、振荡腔体外周信号采集孔(10)、振荡腔体碰撞面下端信号采集孔(11)、喷嘴装置入水口(12)、喷嘴装置出水口(13)、多功能数据采集系统(14)和计算机(15)；其中水箱(1)、过滤器(2)、水泵(3)、单向阀(4)和流量计(5)依次相连，在流量计(5)和压力表(8)之间设置安全截止阀(6)和蓄能器(7)，喷嘴装置(9)上布置振荡腔体外周信号采集孔(10)、振荡腔体碰撞面下端信号采集孔(11)、喷嘴装置入水口(12)和喷嘴装置出水口(13)，振荡腔体外周信号采集孔(10)和振荡腔体碰撞面下端信号采集孔(11)通过多功能数据采集系统(14)与计算机(15)相连。

2.根据权利要求1所述的一种高压水射流自激喷嘴腔内振荡信号检测装置，其特征在于：在振荡腔体外周按照不同相位和高度设置有振荡腔体外周信号采集孔(10)，在振荡腔碰撞面设置有振荡腔体碰撞面下端信号采集孔(11)。

3.根据权利要求1所述的一种高压水射流自激喷嘴腔内振荡信号检测装置，其特征在于：振荡腔体外周信号采集孔(10)和振荡腔体碰撞面下端信号采集孔(11)采用变径设计，即在传感器安装孔的基础上钻小孔。

4.根据权利要求1所述的一种高压水射流自激喷嘴腔内振荡信号检测装置所用检测方法，其特征在于：由水泵(3)提供的高压水通过系统管路接入喷嘴装置(9)，流量计(5)用来计量系统中的工作水的流量，蓄能器(7)用来吸收泵的脉动，减少传感器采集到的信号中的干扰信息，高动态微型压力传感器分别通过螺纹连接拧入振荡腔体外周信号采集孔(10)和振荡腔体碰撞面下端信号采集孔(11)，采集振荡信息，通过多功能数据采集系统(14)将传感器拾取到的信息传输到多功能数据采集系统(14)数采前端，通过多功能数据采集系统(14)设定合适的采样频率将传感器拾取到的信息进行处理分析，并将数据导出送入计算机(15)，通过HHT时频分析方法对原始数据进行预处理和后处理，进而提取所需要的自激振荡信息，研究振荡射流效果。

5.根据权利要求4所述的一种高压水射流自激喷嘴腔内振荡信号检测方法，其特征在于：所述的HHT时频分析方法首先通过经验模态分解(EMD)，即通过不同的尺度将振荡腔体外周信号采集孔(10)和振荡腔体碰撞面下端信号采集孔(11)采集到的压力脉动信号分解成一系列本征模函数(IMF)，然后对每一个固有模态函数进行希尔伯特变换，求出每个固有模态函数随时间变化的瞬时频率和瞬时幅值，从而获得信号幅值的时间-频率联合分布－希尔伯特谱，进一步可获得HHT时频亮度谱图和希尔伯特边际谱。

6.根据权利要求4所述的一种高压水射流自激喷嘴腔内振荡信号检测方法，其特征在于：所述的HHT时频分析方法是将振荡腔体外周信号采集孔(10)和振荡腔体碰撞面下端信号采集孔(11)采集到的压力脉动信号通过MATLAB程序语言进行HHT时频分析处理获得希尔伯特谱、HHT时频亮度谱图及HHT边际谱图。

7.根据权利要求4所述的一种高压水射流自激喷嘴腔内振荡信号检测方法，其特征在于：根据实验采集振荡信号的性质，传感器选用动态频率响应较高的高频响动态压力传感器。