[实用新型]一种可测量浑浊流体三维流动信息的装置

权利要求书

1.一种测量流体三维流动信息的装置，其特征在于，该装置包括三个用于测量流体的一个平面的二维流动信息的二维测量单元，以及用于根据二维流动信息合成三维流动信息的单片机，各二维测量单元均安装在三维测量基座上，三个二维测量单元中心轴线两两互相垂直。 

2.根据权利要求1所述的测量流体三维流动信息的装置，其特征在于，所述二维测量单元均包括底座、测杆、连接柱、弹性阻尼体、二维PSD位置传感器、激光发射准直系统和数据处理器； 

所述底座为空腔结构，弹性阻尼体采用中心轴对称几何结构，以使得弹性阻尼体在各个方向产生的阻尼作用相同，弹性阻尼体安装在底座顶部；连接柱上端与测杆固定连接，使测杆和连接柱能够同步运动，连接柱中间部分与弹性阻尼体固定连接，使得连接柱与弹性阻尼体能够随测杆一同运动，连接柱下端穿过弹性阻尼体伸入到底座的内部空间，连接柱用于将流体对测杆的冲击作用转换为自身的同步运动； 

所述连接柱的底部内固定安装有所述激光发射准直系统，其发射光路上安装有二维PSD位置传感器，数据处理器与二维PSD位置传感器电信号连接，数据处理器用于接收二维PSD位置传感器提供的光斑中心的坐标信息，计算得到流体二维流速和流向，并提供给所述单片机。 

3.根据权利要求1所述的测量流体三维流动信息的装置，其特征在于，所述二维测量单元包括测杆、连接件、弹性阻尼体、底座、导光管、光学透镜、光学定位传感器、光源发射模块和数据处理器； 

所述测杆为中心轴对称结构，呈柱状；所述底座为空心结构，其上盖板上固定安装有弹性阻尼体；所述连接件的一端包裹在测杆内部，另一端穿过弹性阻尼体中心位置并位于底座内部，且连接件中部固定在弹性阻尼 体上，连接件的底端安装有光源发射模块，导光管用于将光源发射模块发出的散射光导出，其中心轴线与测杆的中心轴线重合，且与测杆保持同步运动，且与弹性阻尼体的中心方向相反，光源发射模块下方依次布置有光学透镜和光学定位传感器，光学透镜与光学定位传感器及静止位置的测杆共轴线；由光源发射模块发出的散射光经导光管导出，并通过光学透镜聚光后投射至光学定位传感器上，在光学定位传感器上生成一个亮度均匀并集中的光斑； 

所述数据处理器与光学定位传感器电信号连接，用于接收光学定位传感器提供的光斑中心的坐标信息，并计算得到流体的流速和流向。 

4.根据权利要求1所述的测量流体三维流动信息的装置，其特征在于，所述二维测量单元包括测杆，压电纤维束激光发射准直系统，弹性阻尼体，底座，二维PSD位移传感器，数据处理器； 

所述弹性阻尼体安装在底座上，测杆安装在弹性阻尼体上，测杆与弹性阻尼体采用同一种弹性材料一体成型，压电纤维束位于测杆的上部，压电纤维束两端分别安装有压电集电极，负责收集压电纤维两端产生的电荷，两个压电集电极极性相反以形成电压差； 

所述激光发射准直系统安装在测杆的下部，激光发射准直系统下端穿过弹性阻尼体进入到底座内部，激光发射准直系统用于发射准直的激光光线； 

所述底座空腔内固定安装有依次电信号连接的二维PSD位移传感器数据处理器； 

所述底座的底面中心安装有防水信号线转接口；防水信号线转接口用于传输数据，还用于为数据处理器、激光发射准直系统板提供电源； 

所述数据处理器与压电纤维束两端的压电集电极电连接，得到压电纤维束的压电电压信号，以获得流体的流速； 

所述二维PSD位移传感器用于接收激光发射准直系统出射的激光束，二维PSD位移传感器将发生光电反应产生的电信号提供给数据处理器；数据处理器获得二维PSD位移传感器的测量信号，计算得到激光束光斑中心的坐标值，以得到流体的流向。 

5.根据权利要求2至4中任一所述的测量流体三维流动信息的装置，其特征在于，所述测杆的结构为触须或者其它任一能够防止卡门涡街产生的波浪状结构。 

6.根据权利要求2至4中任一所述的测量流体三维流动信息的装置，其特征在于，所述三维测量基座安装有转动调姿机构，以得到需要的测量方位。 

7.根据权利要求2至4中任一所述的测量流体三维流动信息的装置，其特征在于，所述测杆采用硬度超过邵氏A75的韧性材料，所述弹性阻尼体采用硬度在邵氏A40到60之间，弹性模量在3MPa以上的材料制作。