CN101893644A - 差压式航速仪静压的提取方法及其静压提取装置 - Google Patents

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倪玉华
万爱国
任军
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Abstract

本发明公开了一种差压式航速仪静压的提取方法及其静压提取装置，它是在传感器座的正面上部(相对于水上行驶物运动方向)、动压检测引流孔的正下方加工有贯穿传感器座的静压检测引流孔，在静压检测引流孔内加工有传感器座静压孔，CPU将动压检测器检测到的动压电信号和静压检测器检测到的静压电信号进行处理后得到航速。本发明能有效地避免静压P2受到来自水下三维空间如环流、涡流、尾流等因素产生的附加压力的影响，使得静压的提取精度得到提高，从而提高航速仪的测量精度，性能更加稳定；并具有能提高静压的提取精度、提高航速仪的适航性、信号处理简单、不需建立复杂模型消除紊流的影响等优点，本发明可应用于任何水面行驶物对水速度的测量。

Description

差压式航速仪静压的提取方法及其静压提取装置 
技术领域
本发明涉及船用设备，尤其是涉及一种差压式航速仪静压的提取方法及其静压提取装置。 
背景技术
差压式航速仪是通过差压传感器来检测水上行驶物在运动中产生的迎面动压P1(含静压)，以及检测由水深产生的静压P2，将两者相减，静压抵消，再由微电脑处理得到航速。但在行驶过程中，由于水文的变化、水流场的方向不确定性使得静压P2中常受到来自水下三维空间的如涡流、尾流、环流等因素产生的附加压力，造成静压P2测量误差，从而影响航速测量的精度。
现有的静压提取方案有以下几种： 
(1)侧面开孔： 
在航速仪的运动轴相对于动压传感器的左右两侧开孔，水流经左右两侧开孔进入静压口，当行驶物未运行以及水流场相对平稳时，此时提取的静压是稳定的；当行驶物运行时水文状态发生变化，水流场的方向也不确定，由此产生方向不定的涡流、环流等经左右两侧开孔直接冲击静压口，导致提取的静压不稳定，直接影响航速测量的精度。 
(2)后面开孔： 
在航速仪的运动轴相对于动压传感器的后面开孔，水流经后面开孔进入静压口，当行驶物未运行以及水流场相对平稳时，此时提取的静压是稳定的；当行驶物运行时水文状态发生变化，水流场的方向也不确定，由此产生方向不定的涡流、尾流、气泡等经后面开孔直接冲击静压口，导致提取的静压不稳定，直接影响航速测量的精度。 
(3)底部开孔： 
将静压口开在航速仪的运动轴的底部，当行驶物未运行以及水流场相对平稳时，此时提取的静压是稳定的；当行驶物运行时水文状态发生变化，水流场的方向也不确定，由此产生方向不定的涡流、尾流、环流、气泡等直接冲击静压口，导致提取的静压不稳定，直接影响航速测量的精度。 
综上所述，以上方案均未能有效地解决水流对静压的提取。 
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种差压式航速仪静压的提取方法，它能有效地避免静压P2受到来自水下三维空间如环流、涡流、尾流等因素产生的附加压力的影响，使得静压的提取精度得到提高，从而提高航速仪的测量精度，性能也更加稳定。 
本发明的第二个目的在于提供一种能提高静压的提取精度、提高航速仪的适航性、结构简单的静压提取装置。 
本发明的第一个目的是这样实现的： 
一种差压式航速仪静压的提取方法，特征是： 
A、将航速仪安装在水上行驶物上，传感器座上的动压检测引流孔和静压检测引流孔都会自动地对着行驶方向； 
B、水流穿过动压检测引流孔内的防污物栅栏，水平冲击动压检测器的表面，动压检测器就会检测到水上行驶物在运动中迎面产生的包含静压的动压P1，并将动压P1转换为动压电信号输送给电路板上的CPU； 
C、水流水平穿过传感器座相对于水上行驶物运动方向的正面底部、动压检测引流孔正下方的贯穿传感器座的静压检测引流孔，并向上顺着传感器座静压孔到静压口，触压静压检测器，静压检测器就会检测到由水深产生的静压P2，并将稳定的静压P2转换为静压电信号输送给电路板上的CPU； 
D、CPU将得到的动压电信号和静压电信号进行相减，抵消静压，CPU再将相减得到的数据进行处理得到航速。 
本发明的第二个目的是这样实现的： 
一种静压提取装置，特征是由连为一体的传感器座和引流座组成，传感器座与位于传感器座上方的航速仪的运动轴外壳采用螺纹连接，在传感器座相对于水上行驶物运动方向的正面上部加工有动压检测引流孔，在动压检测引流孔内的中端上部安装有动压检测器，在传感器座的正面底部、动压检测引流孔的正下方加工有贯穿传感器座的静压检测引流孔，在传感器座内的中端上部加工有与静压检测引流孔相通且垂直的传感器座静压孔，在传感器座静压孔内中部的静压口处安装有与动压检测器相对放置的静压检测器。 
在动压检测引流孔内的动压检测器前方安装有防污物栅栏。 
静压检测引流孔的静压检测引流口为喇叭形。 
本发明由于直接在传感器座的正面底部(相对于水上行驶物运动方向)、动压检测引流孔的正下方加工有贯穿传感器座的静压检测引流孔，水流就会从静压检测引流孔中水平穿过，从而改变了传统的在引流座的侧面开孔、后面开孔或底部开孔的引流方式，并且本发明在静压检测引流孔的中端上部加工有传感器座静压孔，这样水流经静压检测引流孔产生一定的节流导向后，再向上通过传感器座静压孔后触压静压检测器，水流由原先的快速流动变为缓慢上升，不但减少了对静压检测器的直接冲击，还直接将传感器座静压孔与外界变化的水流场隔开，由气泡、旋涡、环流、涡流、尾流等产生的附加压力不能通过传感器座静压孔传导给静压检测器，流经引流座静压孔的水流(经计算其雷诺数远大于产生紊流的临界数)是层流，因此静压检测器检测到的是真实水深产生的静压，避免了受多变水流场的干扰从而保证了航速仪测量的精度，提高了航速仪的适航性。 
因此，本发明的差压式航速仪静压的提取方法能有效地避免静压P2受到 来自水下三维空间如环流、涡流、尾流等因素产生的附加压力(即水文变化)的影响，使得静压的提取精度得到提高，从而提高航速仪相对于水流速度的测量精度，性能也更加稳定；本发明的静压提取装置具有能提高静压的提取精度、提高航速仪的适航性、信号处理简单、不需建立复杂模型消除紊流的影响、结构简单的优点，本发明可应用于任何水面行驶物对水速度的测量。 
附图说明
图1为静压提取装置与航速仪连接的结构示意图。 
1、把手，2、连杆，3、运动轴外壳，4、传感器座，5、引流座，6、动压检测引流孔，7、动压检测器，8、传感器座静压孔，9、静压检测器，10、电路板，11、静压检测引流口，12、静压检测引流孔，13、静压口，14，防污物栅栏。 
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。 
一种差压式航速仪静压的提取方法： 
A、将航速仪安装在水上行驶物上，传感器座4上的动压检测引流孔6和静压检测引流孔12都会自动地对着行驶方向； 
B、水流穿过动压检测引流孔6内的防污物栅栏14，水平冲击动压检测器7的表面，动压检测器7就会检测到水上行驶物在运动中迎面产生的包含静压的动压P1，并将动压P1转换为动压电信号输送给电路板10上的CPU； 
C、水流水平穿过传感器座4相对于水上行驶物运动方向的正面底部、动压检测引流孔6下方的贯穿传感器座4的静压检测引流孔12，并向上顺着传感器座静压孔8到静压口13，触压静压检测器9，静压检测器9就会检测到由水深产生的静压P2，并将稳定的静压P2转换为静压电信号输送给电路板10上的CPU； 
D、CPU将得到的动压电信号和静压电信号进行相减，抵消静压，CPU再将相减得到的数据进行处理得到航速。 
一种静压提取装置，由连为一体的传感器座4和引流座5组成，传感器座4与位于传感器座4上方的航速仪的运动轴外壳3采用螺纹连接，在传感器座4相对于水上行驶物运动方向的正面上部加工有动压检测引流孔6，在动压检测引流孔6内的中端上部安装有动压检测器7，在传感器座4的正面底部、动压检测引流孔6的正下方加工有贯穿传感器座4的静压检测引流孔12，在传感器座4内的中端上部加工有与静压检测引流孔12相通且垂直的传感器座静压孔8，在传感器座静压孔8内中部的静压口13处安装有与动压检测器7相对放置的静压检测器9。 
在动压检测引流孔6内的动压检测器7的前方安装有防污物栅栏14。 
静压检测引流孔12的静压检测引流口11为喇叭形。 
工作原理： 
当水上行驶物开始行驶时，航速仪周边的水文发生变化，造成水流场的方 向不确定，在水下三维空间产生很多不必要的气泡、旋涡、环流、涡流、尾流等。 
A、在不加静压提取装置时，由气泡、旋涡、环流、涡流、尾流等产生的附加压力通过传感器座静压孔8直接传导给静压检测器9，造成静压测量误差。 
B、加上本静压提取装置后，直接将传感器座静压孔8与外界变化的水流场隔开，由气泡、旋涡、环流、涡流、尾流等产生的附加压力不能直接通过传感器座静压孔8传导给静压检测器9，水流经静压检测引流口11、引流座静压孔12产生一定的节流导向后通过传感器座静压孔8，流经引流座静压孔12的水流(经计算其雷诺数远大于产生紊流的临界数)是层流，因此静压检测器9检测到的是真实水深产生的静压，避免了受多变水流场的干扰从而保证了航速仪测量的精度，提高了航速仪的适航性。 

Claims (4)

1.一种差压式航速仪静压的提取方法，其特征在于：
A、将航速仪安装在水上行驶物上，传感器座(4)上的动压检测引流孔(6)和静压检测引流孔(12)都会自动地对着行驶方向；
B、水流穿过动压检测引流孔(6)内的防污物栅栏(14)，水平冲击动压检测器(7)的表面，动压检测器(7)就会检测到水上行驶物在运动中迎面产生的包含静压的动压P1，并将动压P1转换为动压电信号输送给电路板(10)上的CPU；
C、水流水平穿过传感器座(4)相对于水上行驶物运动方向的正面底部、动压检测引流孔(6)下方的贯穿传感器座(4)的静压检测引流孔(12)，并向上顺着传感器座静压孔(8)到静压口(13)，触压静压检测器(9)，静压检测器(9)就会检测到由水深产生的静压P2，并将稳定的静压P2转换为静压电信号输送给电路板(10)上的CPU；
D、CPU将得到的动压电信号和静压电信号进行相减，抵消静压，CPU再将相减得到的数据进行处理得到航速。
2.一种静压提取装置，其特征在于：由连为一体的传感器座(4)和引流座(5)组成，传感器座(4)与位于传感器座(4)上方的航速仪的运动轴外壳(3)采用螺纹连接，在传感器座(4)相对于水上行驶物运动方向的正面上部加工有动压检测引流孔(6)，在动压检测引流孔(6)内的中端上部安装有动压检测器(7)，在传感器座(4)的正面底部、动压检测引流孔(6)的正下方加工有贯穿传感器座(4)的静压检测引流孔(12)，在传感器座(4)内的中端上部加工有与静压检测引流孔(12)相通且垂直的传感器座静压孔(8)，在传感器座静压孔(8)内中部的静压口(13)处安装有与动压检测器(7)相对放置的静压检测器(9)。
3.如权利要求2所述的静压提取装置，其特征在于：在动压检测引流孔(6)内的动压检测器(7)的前方安装有防污物栅栏(14)。
4.如权利要求3或4所述的静压提取装置，其特征在于：静压检测引流孔(12)的静压检测引流口(11)为喇叭形。
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