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申请/专利权人：中国科学院大学;西安交通大学

摘要：强磁场下液态金属速度场高时空精度的测量系统及方法，测量系统包括集成在通道壁面上的微探针阵列及其集线器，浸入式探针及其三维位移装置，多通道高精度同步电压采集系统；浸入式探针位置由计算机通过其位移装置自动化控制；壁面微针阵列和浸入式探针的信号接入同步电压采集系统；基于该系统实现液态金属速度场的精确测量；以管道流为例，给出了测试步骤和数据处理方法；运用多种形式的探针结构测量多点局部速度分量，亦可测量近壁面速度、主流速度、主流涡度等速度场信息；本发明克服了液态金属速度场不易测量的难点，具有实用性强，测量效果好的特点。

主权项：1.强磁场下液态金属速度场高时空精度的测量方法，其特征在于，所基于的测量系统包括壁面探测器3通道主流区域内设置有浸入式探针4，浸入式探针4固定在位移装置5上，壁面探测器3与浸入式探针4的信号端连接至多通道高精度同步电压采集系统6；测量方法包括以下步骤：一、浸入式探针4测量得到电压信号，其与流速成正比，基于欧姆定律的基本原理，液态金属在磁场中流动会产生垂直于流动方向的感应电势差： 其中j为电流密度，σ为液态金属电导率，为电势差即测得信号，u为流速，B为磁通密度，在外部强磁场下，jσ≈0，因而两个测点间的电势差与速度直接相关，流体速度即为： 其中dz为电势探针两点在垂直于磁场和流动平面方向上的间距；由于浸入式探针4固定在位移装置5上，通过位移至流动截面上的各个位置，浸入式探针4测得各位置的局部速度，浸入式探针4数据分析方法包括同一位置不同方向电势差与速度分量的对应关系，反映空间同一位置的三维速度信息，根据欧姆定律，垂直于磁场2方向的两个速度分量与其电势正相关，即ux～dφ7,8＝φ7-φ8，uz～dφ9,10＝φ9-φ10；二、壁面探测器3原理与浸入式探针4一致，壁面探测器3集成了多个微针组成的阵列，该阵列微针相邻两两之间即为一组电压信号，对应一个局部流速，因此该壁面探测器3可以测量多点速度，组成速度分布结果；三、确定探针间距，关于探针间距的选择，浸入式探针4两两之间距离，微探针阵列3-1阵列间的间距，Δl为1-5mm；四、确定采样速度，采样速度高于500Ss；五、壁面探测器3与浸入式探针4的信号联合分析，不同空间位置局部速度的相关性反映整体流动结构；所述的浸入式探针4两两间距1-5mm，为单体浸入式探针，包含直径0.1-0.5mm的若干具有绝缘层的铜丝，铜丝绑定后穿入直径2-5mm的空心铜管体或不锈钢管体中，铜丝超出管体10-30mm，管体内部填胶固定，管体整体涂抹绝缘层，保证浸入后探针整体不与液体产生电接触，只有铜丝尖端与液态金属保持电接触；所述的壁面探测器3包括微探针阵列3-1，阵列间的间距1-5mm，微探针阵列3-1一端插入通道壁面预留的壁面微孔中，并穿透通道壁面垂直焊接在电路板3-2上，微探针阵列3-1全体覆盖绝缘包层，仅微探针阵列3-1另一端的探针尖端保持与流体的电接触；所述壁面微孔由绝缘胶填充，保证液体不泄漏且探针与壁面电绝缘；电路板3-2上预制电路将探针配对组成电压信号正负极形成集线插头3-3。

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