花洒知识：花洒喷射场的研究背景与意义

　　淋浴花洒是现代家居生活中不可或缺的物品。在旧式花洒的设计过程中，关注的设计指标通常局限于结构、耐用、水流方式这几个方面。随着社会的发展，人们开始逐渐重视节水、节能，以保护我们赖以生存的地球生态。而我国人均水资源仅为世界平均水平的四分之一，属于水资源贫乏的国家，因此研制节水花洒显得尤为重要。而在研制节水花洒的过程中，如何获得最佳清洁效果和舒适的淋浴感受就成为了花洒结构设计中的一个难题。

　　淋浴花洒，也称淋浴喷头，是现代家居生活中不可或缺的物品。花洒的设计指标通常是结构、耐用、水流方式和喷射角度等参数，最终目标是使用者获得舒适的淋浴感受与高效的清洁效果。

　　我国的淡水资源总量平均为27700亿立方米，居世界第6位。中国水资源虽然丰富，但是人均水资源量只有约2200立方米，仅为世界平均水平的四分之一，排在世界第110位，所以中国是一个水资源比较贫乏的国家。随着用水压力的增加和社会的发展，消费者越来越重视花洒的节水性能。花洒厂商们也在不断努力改革创新，以满足各种各样的需求:有些厂家将花洒的出水孔改小，使花洒喷出的水花雾化度变高，不但起到了节水效果，还不影响洗浴效果;也有厂家将空气混入普通花洒中以提高喷出水花的雾化程度，以提高淋浴舒适程度。

　　各式各样的花洒在研发过程中，除花洒本身的结构、材料特性等参数，喷射场的设计也非常重要。花洒在使用过程中给用户的使用感受通常由花洒喷射角、打击力、水滴分布均匀性来决定，所以需要在花洒设计过程中考虑喷射场的设计，花洒测试过程中也需要对喷射场参数进行详细、精确地测量。花洒喷射场参数主要包括喷射角、水滴尺寸、水滴分布均匀度、水滴打击力、喷射场温度分布、喷射场速度等参数，最后将这些参数汇总建立数学模型，以获取最佳参数。

　　在传统喷头参数测量方式中，测试人员需要在喷头下手工测试数据，而随着水压的波动，喷射角、水滴尺寸和水滴分布均匀度都在时刻发生变化，故测到的数据也只能起代表作用，并且操作繁琐、容易引入主观误差，导致测量精度不够高。

　　花洒喷射场信息量大，被测参数较多，传统的测量方法因为检测精度和检测效率低下，已经难以在现代喷射场测试中使用了。随着科技的发展，许多新型的喷射场测量方法被应用在喷射场信号采集中，包括喷射场速度检测仪、粒子大小检测仪、温度场分析仪、喷射场浓度检测等仪器或方法。但是就当前检测设备来看，大多数设备只能测量一个或两个参数，且仪器复杂、贵重，组合使用这些仪器完成花洒喷射场信息的测量代价太大。

　　淋浴花洒喷射场不同于常见的农用喷头或发动机喷嘴的喷射场，后者的喷射场通常是气雾状，并且呈现很大的喷射角;而淋浴花洒的喷射场由水滴组成、喷射角较小，但是流速快。淋浴喷射场的这些独有特征决定了其测量方法的特殊化，不能将用在其它喷头上的研究方法直接套用，需要开发针对于淋浴花洒喷射场的测量方法。

　　图像测量作为一个新兴测量技术在近几年得到了很大的发展。相比其他的喷射场测量方法，图像测量方法可以获得更多的信息和数据，通过图像分析算法，可以测量出喷射场的喷射角度、气液比例、水滴尺寸、形态和喷射场速度等参数。为了获取更准确的数据，图像测量方式要求要有较高的图像帧速和清晰的被测目标形态，这就要求使用高速、高清摄像机进行图像数据获取，并且需要使用符合被测喷射场特征的测量算法来进行分析与处理。