本发明属于气候环境砂尘试验设备，具体涉及一种基于激光对射的回流式砂尘试验装置。
背景技术：
1、砂尘试验是指在模拟砂尘环境条件下，对产品或材料进行测试的一种方法。这种测试可以评估产品或材料在砂尘环境中的性能和可靠性，为实际应用提供重要参考。在工业、航空航天、汽车等领域，砂尘试验被广泛应用于产品开发和质量控制等方面。回流式砂尘试验装置主要用于长周期的砂尘试验，其组成一般包括风机、管道、砂尘注入装置以及砂尘浓度测量仪等。
2、对于砂尘试验来说，准确测量实验环境中的砂尘浓度数值是必不可少的。若采用取样法对砂尘浓度进行测量，测量过程长而繁杂，就工业砂尘需要连续监测而言，这种方法不能满足测量连续性这一基本要求；由于采样法都需要进行砂尘的预沉降，测量的周期性较差；若想获得整个含尘区域的测量，需要增加多个测量点，那会大大增加工作难度和工作量。若采用非取样法则需要安装砂尘浓度测量仪，一些砂尘浓度测量仪的结构容易破环砂尘试验装置内的砂尘分布均匀性，使得在长周期砂尘试验中砂尘浓度测量误差较大。
3、高风速砂尘试验，颗粒直径大，具有典型的磨蚀作用。砂与循环空气形成的气固两相流对风机产生危害。在砂尘试验中，由于撞击、摩擦、沉降导致颗粒直径的比例发生变化(大直径颗粒减少)，因此也不宜重复使用。
4、除此之外，砂尘注入装置在将砂尘注入试验管道内时存在不均匀问题，这会让砂尘容易在管道内沉积或附着于壁面，进而使管内砂尘分布不均，影响砂尘浓度测量仪的测量结果。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种回流式砂尘试验装置，在不同风速条件下自动实现砂尘分离，保证分离效率较高且不受风速影响。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
3、一种基于激光对射的回流式砂尘试验装置，其特点在于，包括：
4、测量段管道，用于容纳含砂尘颗粒的气流；
5、风速仪，设置于所述测量段管道内，用于测量气流速度；
6、激光对射式砂尘浓度测量仪，设置于所述测量段管道内，用于测量砂尘浓度；
7、注砂环，由整流环和设置在该整流环上的砂尘接口和喷砂口组成，其中，所述整流环套设置在所述测量段管道上，所述砂尘接口连接砂尘源，砂尘经整流环从喷砂口喷出进入所述测量段管道；
8、轴流风机，设置在所述测量段管道的上游，用于产生并加速气流，并进入所述测量段管道；
9、圆锥段管道，呈倒圆锥状，上端连接在所述测量段管道的下游，下端连接在所述测量段管道的上游；
10、离心压气机，设置于所述测量段管道内，用于对经测量段管道进入的旋转向上的内旋流进行压缩和加速，并引导其进入回流段管道；
11、排气管，一端伸入所述圆锥段管道内，另一端与离心压气机相连；
12、回流段管道，连接所述圆锥段管道和轴流风机，用于将处理后的气流重新导入所述轴流风机。
13、进一步，还包括储砂罐，设置于所述测量段管道上，用于存储砂尘。
14、进一步，所述储砂罐的上方设有隔离板，通过调整离心压气机的转速和打开隔离板，可实现对管道内部砂尘颗粒的清理和收集。
15、进一步，所述测量段管道、圆锥段管道、回流段管道共同构成砂尘的循环回路，实现砂尘的循环利用。
16、进一步，空气经过轴流风机加速达到吹砂风速的要求后，进入测量段管道；砂尘颗粒通过注砂环注入测量段管道，含砂尘颗粒的气流通过测量段管道的激光对射式砂尘浓度测量仪和风速仪后，以一定的速度进入测量段管道下游，在圆锥筒状处气流由直线运动变为圆周运动，呈螺旋形向锥体底部流动，并在离心式压气机的作用下被吸入排气管内，经过压缩和加速后进入回流段管道，最后重新通过轴流风机进入下次循环；同时，砂尘颗粒在离心力的作用下，被甩到圆锥段管道的内壁面，砂尘颗粒与壁面接触后失去惯性力，依靠轴向向下速度的动量沿圆锥段管道的内壁面下落直至重新进入测量段管道。
17、进一步，所述激光对射式砂尘浓度测量仪，包括红外光纤，激光发射透镜，激光接收透镜和光电信号转换器，其中，红外激光通过红外光纤输入，经激光发射透镜放大后进入测量段管道，激光接收透镜接收经过砂尘颗粒衰减后的激光，并通过光电信号转换器将光信号转换为电信号，进而计算得到砂尘浓度。
18、进一步，所述喷砂口为多个，均匀分布在所述整流环的内壁上，以确保所述测量段管道流场中的砂尘分布更加均匀。
19、进一步，所述喷砂口与测量段管道壁面夹角为30°。
20、与现有技术相比，本发明显著提高了砂尘试验的精确性和效率，具体技术效果如下：
21、1)精确的风速控制：通过轴流风机加速空气，并精确控制在1-30m/s的速度范围内，特别是满足gjb150.12a—2009标准中对吹砂风速的要求(18～29m/s)，确保了砂粒以合适的速度碰撞试件，从而模拟出真实的砂尘环境，提高了试验的准确性和可靠性。
22、2)均匀的砂尘分布：注砂环采用多喷砂口设计，结合喷砂口与测量段管道壁面30°的夹角，有效避免了砂尘注入时附着在壁面上的问题，同时确保了管道流场中砂尘的均匀分布，为试验提供了稳定的砂尘环境。
23、3)实时砂尘浓度和风速监测：激光对射式砂尘浓度测量仪和风速仪的配合使用，能够实时测量管道内的砂尘浓度和气流速度，为砂尘试验提供了关键的参数支持，使得试验过程更加可控，结果更加精确。
24、4)高效的砂尘分离与回收：利用离心式压气机对旋转向上的内旋流进行压缩和加速，实现了砂尘颗粒与气流的有效分离。同时，通过调整离心式压气机的转速，可以适应不同风速下的砂尘分离需求，保证了砂尘分离的效率。此外，该装置还具备砂尘的回收功能，通过单独开启离心式压气机并调整其转速，可以将装置内的砂尘颗粒收集至储砂罐内，实现了砂尘的循环利用，降低了试验成本。
25、5)方便的清理与维护：在长周期的砂尘试验后，只需单独开启离心式压气机并调整其至最高工作转速，同时打开储砂罐上方的隔离板，即可将装置内的砂尘颗粒快速收集至储砂罐内，实现了装置内部的快速清理，且无需补充砂尘。这种设计大大简化了清理过程，提高了装置的使用便捷性和维护效率。
26、综上所述，本发明提供的回流式砂尘试验装置具有精确的风速控制、均匀的砂尘分布、实时的砂尘浓度和风速监测、高效的砂尘分离与回收以及方便的清理与维护等显著的技术效果，为砂尘试验领域提供了一种高效、可靠且实用的解决方案。将吹砂、清砂功能集于一体，有利于降低设备造价，节约占地，减少空气污染和能耗。
1.一种基于激光对射的回流式砂尘试验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于激光对射的回流式砂尘试验装置，其特征在于，还包括储砂罐(5)，设置于所述测量段管道(1)上，用于存储砂尘。
3.根据权利要求2所述的基于激光对射的回流式砂尘试验装置，其特征在于，所述储砂罐的上方设有隔离板，通过调整离心压气机的转速和打开隔离板，可实现对管道内部砂尘颗粒的清理和收集。
4.根据权利要求1所述的基于激光对射的回流式砂尘试验装置，其特征在于，所述测量段管道、圆锥段管道、回流段管道共同构成砂尘的循环回路，实现砂尘的循环利用。
5.根据权利要求1或3所述的基于激光对射的回流式砂尘试验装置，其特征在于，空气经过轴流风机(6)加速达到吹砂风速的要求后，进入测量段管道(1)；砂尘颗粒通过注砂环(4)注入测量段管道(1)，含砂尘颗粒的气流通过测量段管道(1)的激光对射式砂尘浓度测量仪(3)和风速仪(2)后，以一定的速度进入测量段管道(1)下游，在圆锥筒状处气流由直线运动变为圆周运动，呈螺旋形向锥体底部流动，并在离心式压气机(8)的作用下被吸入排气管(9)内，经过压缩和加速后进入回流段管道7，最后重新通过轴流风机(6)进入下次循环；同时，砂尘颗粒在离心力的作用下，被甩到圆锥段管道(17)的内壁面，砂尘颗粒与壁面接触后失去惯性力，依靠轴向向下速度的动量沿圆锥段管道(17)的内壁面下落直至重新进入测量段管道(1)。
6.根据权利要求1所述的基于激光对射的回流式砂尘试验装置，其特征在于，所述激光对射式砂尘浓度测量仪，包括红外光纤(13)，激光发射透镜(14)，激光接收透镜(15)和光电信号转换器(16)，其中，红外激光通过红外光纤输入，经激光发射透镜放大后进入测量段管道，激光接收透镜接收经过砂尘颗粒衰减后的激光，并通过光电信号转换器将光信号转换为电信号，进而计算得到砂尘浓度。
7.根据权利要求1所述的基于激光对射的回流式砂尘试验装置，其特征在于，所述喷砂口为多个，均匀分布在所述整流环的内壁上，以确保所述测量段管道流场中的砂尘分布更加均匀。
8.根据权利要求7所述的基于激光对射的回流式砂尘试验装置，其特征在于，所述喷砂口与测量段管道壁面夹角为30°。
