花灑知識：花灑噴射場的研究背景與意義

　　淋浴花灑是現(xiàn)代家居生活中不可或缺的物品。在舊式花灑的設計過程中，關注的設計指標通常局限于結構、耐用、水流方式這幾個方面。隨著社會的發(fā)展，人們開始逐漸重視節(jié)水、節(jié)能，以保護我們賴以生存的地球生態(tài)。而我國人均水資源僅為世界平均水平的四分之一，屬于水資源貧乏的國家，因此研制節(jié)水花灑顯得尤為重要。而在研制節(jié)水花灑的過程中，如何獲得最佳清潔效果和舒適的淋浴感受就成為了花灑結構設計中的一個難題。

　　淋浴花灑，也稱淋浴噴頭，是現(xiàn)代家居生活中不可或缺的物品?；⒌脑O計指標通常是結構、耐用、水流方式和噴射角度等參數(shù)，最終目標是使用者獲得舒適的淋浴感受與高效的清潔效果。

　　我國的淡水資源總量平均為27700億立方米，居世界第6位。中國水資源雖然豐富，但是人均水資源量只有約2200立方米，僅為世界平均水平的四分之一，排在世界第110位，所以中國是一個水資源比較貧乏的國家。隨著用水壓力的增加和社會的發(fā)展，消費者越來越重視花灑的節(jié)水性能?；S商們也在不斷努力改革創(chuàng)新，以滿足各種各樣的需求:有些廠家將花灑的出水孔改小，使花灑噴出的水花霧化度變高，不但起到了節(jié)水效果，還不影響洗浴效果;也有廠家將空氣混入普通花灑中以提高噴出水花的霧化程度，以提高淋浴舒適程度。

　　各式各樣的花灑在研發(fā)過程中，除花灑本身的結構、材料特性等參數(shù)，噴射場的設計也非常重要?；⒃谑褂眠^程中給用戶的使用感受通常由花灑噴射角、打擊力、水滴分布均勻性來決定，所以需要在花灑設計過程中考慮噴射場的設計，花灑測試過程中也需要對噴射場參數(shù)進行詳細、精確地測量?；娚鋱鰠?shù)主要包括噴射角、水滴尺寸、水滴分布均勻度、水滴打擊力、噴射場溫度分布、噴射場速度等參數(shù)，最后將這些參數(shù)匯總建立數(shù)學模型，以獲取最佳參數(shù)。

　　在傳統(tǒng)噴頭參數(shù)測量方式中，測試人員需要在噴頭下手工測試數(shù)據(jù)，而隨著水壓的波動，噴射角、水滴尺寸和水滴分布均勻度都在時刻發(fā)生變化，故測到的數(shù)據(jù)也只能起代表作用，并且操作繁瑣、容易引入主觀誤差，導致測量精度不夠高。

　　花灑噴射場信息量大，被測參數(shù)較多，傳統(tǒng)的測量方法因為檢測精度和檢測效率低下，已經難以在現(xiàn)代噴射場測試中使用了。隨著科技的發(fā)展，許多新型的噴射場測量方法被應用在噴射場信號采集中，包括噴射場速度檢測儀、粒子大小檢測儀、溫度場分析儀、噴射場濃度檢測等儀器或方法。但是就當前檢測設備來看，大多數(shù)設備只能測量一個或兩個參數(shù)，且儀器復雜、貴重，組合使用這些儀器完成花灑噴射場信息的測量代價太大。

　　淋浴花灑噴射場不同于常見的農用噴頭或發(fā)動機噴嘴的噴射場，后者的噴射場通常是氣霧狀，并且呈現(xiàn)很大的噴射角;而淋浴花灑的噴射場由水滴組成、噴射角較小，但是流速快。淋浴噴射場的這些獨有特征決定了其測量方法的特殊化，不能將用在其它噴頭上的研究方法直接套用，需要開發(fā)針對于淋浴花灑噴射場的測量方法。

　　圖像測量作為一個新興測量技術在近幾年得到了很大的發(fā)展。相比其他的噴射場測量方法，圖像測量方法可以獲得更多的信息和數(shù)據(jù)，通過圖像分析算法，可以測量出噴射場的噴射角度、氣液比例、水滴尺寸、形態(tài)和噴射場速度等參數(shù)。為了獲取更準確的數(shù)據(jù)，圖像測量方式要求要有較高的圖像幀速和清晰的被測目標形態(tài)，這就要求使用高速、高清攝像機進行圖像數(shù)據(jù)獲取，并且需要使用符合被測噴射場特征的測量算法來進行分析與處理。