Устройство для измерения турбулентныхпереносов

Устройство для измерения турбулентныхпереносов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советск их

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

< н853584 (61) Дополнительное н авт, санд-ву— (22) Заявлено 05.06.79 (21) 2778256t18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Опубликовано 07.08.81. Бюллетень М 29

Дата опубликования описвння10.08.81 (53)М. Кл.

Я 01 Ю 1/02

G 01 P 5/00

1веударстеанный кемнтет

СССР ао делам нзабретеиий м открытий (53) УДК 551.508..8(088.8) С. M. Персии, Н. А. Псникахина н Л. A. щекин исааф,".

»й ась Ц Н на

1 i l @

Главная геофизическая обсерватория имени А. И.ЦЧейикова -"- " (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТУРБУЛЕНТНЫХ

ПЕРЕНОСОВ

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения и предназначено для пульсационных измерений.

Известны устройства для пульсационных измерений скорости ветра, содержащие фазовый акустический анемометр $1).

Однако в этом устройстве диапазон анемометра составляет только +90; при выходе за диапазон, как и в других подобных схемах, происходит скачок (с од1О ного края диапазона на другой), при этом даже редкие выбросы приводят к грубым ошибкам в результате.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения турбулент15 ных переносов тепла и влаги, содержащее акустический датчик вертикальной составляющей скорости ветра с излучателем и приемниками, датчики температуры и влажности с выходом в виде напряжения и блок регистрации 21.

Недостатком э ого устройства также является возникновение неустранимьсх ошибок при значениях пульсаций ветра (выб» росах), выходящих за шкалу фазового анэ1 мометра 180, что связано с неоднозначностью шкалы»

Белью изобретения является уменьшение погрешностей измерений.

Это достигается тем, что устройство снабжено подключенными к приемникам акустического датчика формирователями с пороговыми схемами на выходе, преобразователем фазового сдвига сигналов Ф в одну из двух последовательностей импульсов со скважностью Р-1 или 16-Ф и связанной с ним трнгерной схемой выявления изменения порядка следования вьт.ходных импульсов датчика скорости ветра, подключенными к формирователям, а также подсоединенными к преобразователю и источнику опорного напряжения ключами и связанными с ними операционными уса» лителями. При этом к двум из ключей подсоединены датчики пульсаций температуры и влажности, а вьссод усилителя канала ветра цепью инерционной обратной связи

3 853584 ф оговой схемы одно- че управляющих сигналов подключение напряжения, поступающего на сигнальный вход может быть снабже- К ключа 9, к сопротивлениям и R, на

ыходам операцион- инвергируюшем и неинвертируюшем входах льтрами, соединенны- операционного усилителя 14. Нре наличии

5 гистрируюшего блока. на одном из выходов (А или В) преобраавлена схема описы- зователя управляюшей последовательности импульсов на соответствующем входе otreит измеритель акус- рационного усилителя (инвергируюшем дпя

I приемники 2 и 2, 10 сигнала А или неинвергируюшем - для сигпературы и влажнос- нала В) появляегся последовательность, ели выходных сигна- импульсов той же скважности, с амплиту5, 6, преобразо-, дой, определяемой напряжением на сиг/ ига Р сигналов ане- нальном входе ключа 9, Сигнал на другом ух последовагельнос- l5 входе усилителя равен нулю. Конденсаторы льсов, триггерную С„ и С2 осушествляют фильтрацию последьменения порядка вательности прямоугольных импульсов и импульсов анемомет- уменьшают требования к динамическим чение 9, КС-фильт- свойствам усилителя.

1, регистрирующую 20 Схемы 7, 9 и 14 анемометра осушест рционной обратной вляют чегырехквадратное умножение сигные усилители 14. налов, задаваемых сдвигом фаз P анемоналов анемометра метра и напряжениями на сигнальных вхосхем (триггеров дах ключей. разуюших перемен- 25 Лпя исключения грубых ошибок, связанколах приемников ных с выбросами пульсаций вергикащ,нрй напряжения прямо- компоненты эа границы диапазона J180o рмирователей корог- служит схема 8 (и аналогичная схема в его фронта 6 и 6 . канапе горизонтальной компоненты). Схе. состоит из тригге«3о ма 8 включает схему задержки (на Mz» ских схем И. Триг- лый интервал bt превышающий дпительп, lleyM входам им ность импульсов на выходах 6 и 6 ) две

t мировагепей 6 и 6 . логические схемы И и триггер. соединен с входом пор го из формирователей, Устройство также но подключенными к в ных усилителей РС-фи ми с коммутатором ре

На чертеже предст ваемого устройства.

Устройство содерж тических колебаний 1, датчики пульсаций тем ти 3 и 4, формироват лов анемометра 5,6 и ватель 7 фазового сдв мометра в одну из дв тей управляющих импу схему 8, выявления из следования выходных ра, ключи на перекл1о ры 10, коммутатор 1 систему 12, цепь ине связи 13 и операцион

Формирователи сиг состоят из пороговых

Шмидта) 5 и 5, преоб ные напряжения на вь

2 и 2 анемометра в угольной формы, и фо ких импульсов передн

Преобразователь 7 ра Т и других погиче гер Т опрокидывается пульсами с выхода фор

На выходе триггера имеет место последо вательносгь прямоугольных импульсов 35 со скважностью, определяемой сдвигом фаз 4 импульсов на выходах 6 и 6 (О (Р (- 360 ). На выходах А и В преобразователи 7 схемами И формируются .сигналы. Один из них равен нулю а вто- 40 рой представляет последовательность прямоугольных импульсов со скважностью, оп реиепяемой абсолютной величиной сдвига переднего фронта импульса на выходе

i триггера Шмидта 5 по отношению к зад- 45 нему фронту импульса на выходе 5 (P"= 4 )), При + ) 0 импульсы nocryf пают на выход В, при 9 (0 - на выход А.

Аналогично построена схема дпя друг îN (горизонтальной) компоненты скоростИ 5О ветра (ц ), (на чертеже показаны только ее выводы А и В ).

Выходные сигналы A,В (и инверсные сигналы А, В) преобразователя поступают

Hа у травпяюшие BxollbI ключей на переключение 9. Схема 9 содержит два ключа на переключение (на полевых триодах Т4, Т2 и Те, Т, ), осуществляющие при подаВ нормальном режиме работы импульсы на выходах С и ll в схеме 8 отсутствуют. При переходе фазы Р через значение, близкое к 0 или 360О, изменяется порядок следования импульсов на выходах

6 и 6 . Импульс с выхода Л или С через схему ИЛИ опрокидывает триггер Т. Тригrep Т индицирует выход фазы за границы диапазона (сигнал неоднозначности). Импульсы El и С могут быть использованы также для расширения динамического диапазона фазового анемометра за границы

+18.0 .

Т

На сигнальные входы ключей 9 в каналах формирования напряжений, пропсрционапьных вертикальной и горизонтальной компонентам пульсаций ветра Ю и U подается опорное напряжение Оо . Йпя получения произведения Т%, q®,0 "4

192 и g2 {каналы, поток тепла, поток влаги, поток количества движения, диспер« сия Seprazam и горизонтальной компонент) иа сигнальные входи соответственно подаются напряжения с датчиков пульсаций

5 8535 температуры 3 и влажности 4 и с выходов операционных усилителей каналов Ж и Ц

Так как при .измерениях пульсаций компонент ветра необходимо сключение (огра богка) постоянной составляющей этих ком- g понент, ro в устройстве выход операционного усилителя 14 канала ветра M (и аналогично U ) через цепь инерционной от- рицательной обратной связи 13 соединен со входом пороговой схемьтб, где сумми- 10 руегся с переменным напряжением с приемника 2 .

Лля нахождения,средйих . значений потоков необходимо ингегрировайие произведений (Ф, 7%, 0М . Для нахождения ку- >> . сочн6-скопьэящих средних значений потоков, а также дисперсий и математических ожиданий в устройстве использованы ЦСфильтры 10 с большими посгояннымк времени (порядка 30 С), подключенные к ком-2п мутатору 11 с регистрирующей системой

12, содержащей аналого-цифровой преобразователь и сумматор.

Формула изобретения. 1. Устройство для измерения турЬулентньтх переносов, содержащее акусгичес«иЯ датчик вертикальной и продольной ком-M понент скорости ветра с излучателем и приемниками, датчики пульсаций температуры и влажности, а также регистрирующий блок с коммутатором, о т л и ч а ю—

84 6 ит е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерений, оно снабжено подключенными к приемникам акустического датчика скорости ветра формирователями с а0рса îâûìè схемамк на входе, преобразователем фазового сдвига сигналов 4 в одну из двух иоследовательносгей ы импульсов со скважностью Ф-Ъ илк Ж-Ф и связанной с ним грщтерной схемой выявления изменения порядка следования выходных импульсов датчика скорости ветра, подключенными к фсрмкрователям, а также подсоединенными к преобразователю и источнику опорного напряжения yapasnsемыми ключами и связанными с ними операционными усилителями, при этом к двум иэ ключей подсоединены датчики щаьса- ций температуры к влажности, а выход усилителя канала ветра связан с входом пора.овой схемы одного иэ формирователей

2. Устройство ao a» 1, о г л к ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено подклкь- ченными к выходам операционных усилкте4: лей ЙС-фильтрами, соединеннымк с коммутатором регистрирующего блока, Источники информации, ирийятьте во внимание при экскерткзе

1. Авторское свидетельство СССР

% 300828, кл G Ol P 5fOO, 1970»

2. Сб. Комплекс аппаратуры для измерения турбулентных иотокав в криземном слое атмосферы . Л„Гкдрометеоиздат, 1976, с, 68.