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高精度小量程波高测试技术的简介

在港口及近海工程、船舶、水工等模型试验中会进行波高的测试,这些试验通常波高都比较大。也有些测试如小水槽中水体的微小波动,小震动产生波在特定渠道方向的传播与扩散,乃至某些设备和材料特性研究中(如结晶器、储罐等)需要测试3、5毫米甚至零点几毫米等小量程波高。这就需要对测量仪器的选择及其结构工艺提出要求。

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波高仪的类型:目前在实验室的波高测量设备一般有电容式波高仪、电阻式波高仪、还有些超声波、光学等波高仪,超声波和光学由于比较昂贵,且严格来说他测的不是点而是个面且布置间距不能太密所以并不适用。电阻式波高仪一般式为杆式结构(两个平行杆形成电阻的两级),两个杆子的平行度和每根杆子的直线度的好坏会影响精度,同时由于测试杆比较粗影响流场,且温度时漂等特性不是太好等几方面原因使用的较少。电容式原理的传感器因带电极板静电引力极小,特别适宜解决输入能量低的测量问题,如测量很小的位移,而且灵敏度和分辨率都很高(0.1mm)。且传感器的电容值一般与电极材料无关,本身发热小,对稳定性影响甚微。电容频率高,可以做很高的采样率1k(特殊可定制4k)

波高仪结构工艺:电容式波高仪结构和电阻式一样有两根杆子伸出形成电容的正负级。但由于两个杆子的平行度和每根杆子的直线度在加工和装配及使用过程中都会存在一些问题,实际产品生产应用中(如我公司ULD200型)都是把较粗的测试杆换成比较细的钽丝或特殊线丝,线丝端头用张紧装置张紧,线丝的直径可以做到0.6mm0.45mm,这样提高了精度,减小对流场的干扰;同时在选择线丝材料上对液固的界面张力、润湿作用等做了严格的考虑和试验(液体本身的张力及固液界面张力影响波高仪测试点的实际分辨率)。定制化的波高仪量程可以做到0.1~1.5~2米,最高精度0.15%

波高仪的选用:以上传感器的结构工艺特点结合数字化的技术(低噪声、系统标定和补偿),在实际的波高测试中可选用定制最小0.1米的量程,0.45mm直径的丝线,0.15%的精度对小量程波高做到精确测量。

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