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(shè)計過程中，關(guān)注的設(shè)計指標通常局限于結(jié)構(gòu)、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(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計指標通常是結(jié)構(gòu)、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(jié)構(gòu)、材料特性等參數(shù)，噴射場的設(shè)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(shè)計過程中考慮噴射場的設(shè)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(jīng)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(yīng)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(shè)備來看，大多數(shù)設(shè)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(nóng)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(shù)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。