Устройство для измерения скорости потока газа или жидкости

Патент 957111

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

111

Соеэ Советских

Социалистических

Республик. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (51)NL. Кл. (22) Заявлено 27.10.80 (21) 2997619/18 10

С 01 Р 5/07 (01 W 1/02 с присоединением заявки М

1ЬеудврстеенныЯ кеметет

СССР ав делам взебретеннЯ и отерытвЯ (23) Приоритет (53) УДК 532. .574(088.8) Опубликовано 07.09.82. Бюллетень М ЗЗ

Дата опубликования описания 07.09.82. (72) Авторы изобретения

1О.Ф. Иванов и К.Н. Мануйлов

Научно-исследовательский институт приборостроения

I t .

Гос ком гидроме та (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ПОТОКА ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано прн измерении скорости потока газа или жидкости, 4 в частности, в метеорологии.

Известны метеорологические ветроиз5 мерительные приборы, которые измеряют горизонтальную составляющую полного вектора потока воздуха с помощью измерительных преобразователей в виде чашечной, или ориентированной по потоку нропеллерной вентушки и направление потока - с помощью измерительного преобразователя в виде флюгерного устройства. Составляющие вектора ветра по горизонтальным ортогональным направлениям определяются путем умножения сигнала преобразователя скорости соответствен.но на синус или косинус угла измерен- ного преобразователем направления (1) .

Недостаток етого устройства эаключач 20 ется в том, что отсутствует возможность контролировать исправность измеритель ных преобразователей в процессе измерений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения скорости потока газа или жидкбсти, служащее для определения трех ортогональных составляющих вектора скорости потока газа или жидкости (вертикального и двух горизонтальных), содержащее три размещенных под углом 120 о измерительных преобразователя пропеллерного типа, подключенных через умножители к входам двух сумматоров, соединенных с датчиком времени $2j.

Недостатком известного устройства является невозможность контролировать в процессе измерения исправность совокупности измерительных преобразователей.

Цель изобретения - контроль исправности совокупности преобразователей в процессе измерения горизонтальных ортогональных составляющих вектора скорости потока.

Указанная пель достигается тем, что в в устройстве оси преобразователей разме3 9871

- щены горизонтально, причем устройстве снабже1о алгебраическим сумматором, сумматором модулей и устройством деления, при этом выходы преобразователей и датчики времени дополнительно подключены к входам алгебраического сумматора и сумматора модулей, выходы которых соединены с входами устройства деления.

На чертеже представлена схема устройства. fO

Устройства для измерения скорости потока газа или жидкости содержит три одинаковых измерительных преобразователя 1 - 3 пропеллерного типа, оси которых расположены горизонтально, а их проекции на горизонтальную плоскость о разделены углами 120

В целях устранения .взаимных помех при обтекании измерительных преобразователей, оси их целесообразно расподагать в разных горизонтальных плоскостях. Выходь измерительных преобразователей соединены с входами умножителей 4 - 6, которые осуществляют умножение сигналов измерительных преобразователей на весо- yg вые коэффициенты ы <, M, kg матрипы преобразования, умножителей 7 - 9, которые осуществдяют умножение сигналов измерительных преобразователей на весовые коэффициенты Р<, (г ° РЗ Ма о рицы преобразования. Выходы умножите- лей подключены ко входам сумматоров 10 и 1 1

Выходы устройств 4 6 присоединены к входам алгебраического сумматора 1 2, 35 а выходы устройств 7 - 9 - к входам сумматора 13 модулей.

Выходы суммирующих устройств 12 и 1 3 присоединены ко входам устройства

14 деления.

Кроме того, к входам суммирующих устройств 10 - 1 3 присоединены выходы датчика 15 времени.

Устройство работает следующим образомм.

При воздействии потока газа или жид45 кости определенной скорости и направления измерительные преобразователи 1 вЂ” 3 вы-. рабатывают электрические сигналы А, В и С, величина которых определяется условием положения преобразователя относительно, направления потока и скоростью о потока.

Проходя через устройства 4 - 6, величины сигналов преобразователей А, В и С множаются на весовые коэффициенты 5> а, о, М, а проходя через устройства 7 - 9 - на. весовые коэффициенты

Pq, P z, . gg . Ддя предлагаемого

11 4 устройства значения весовых коэффициентов соответственно равны „= /Л;,-- Я7; g,.о;

Pf = 1/9 Р Pq " 3 . P e 2/З

Выходные сигналы устройств 4. вЂ” 6 и 7 вЂ” 9 поступают соответственно на входы устройств 10 и 11, которые управляются сигналами датчика 15 времени.

В устройствах 10 и.11 сигналы суммируются за заданный период осреднения.

Выходные сигналы сумматоров 10 и 11 определяют среднее значение ортогональных составляющих вектора скорости потоЧ, NVt3 .

Сигналы измерительных преобразователей 1 - 3 поступают на сумматоры 12 и 13, которые также управляются сигналами датчика 15 времени.

В устройстве 12 производится алгебраическое суммирование сигналов А, В, С, а в устройстве 1 3 - суммноование модулей сигналов А(, (В1, .(С1 за заданный период осреднения. Полученные в результате суммирования выходные сигналы устройств 12 и 13 поступают на устройство 14 деления, которое осуществляет операцию.

A &+с 4=

Ja) +)8)+)c) где К - выходной сигнал устройства 14 деления, величина которого определяет меру исправности комплекса измерительных преобразователей 1 - 3.

Если бы соблюдались условия полной идентичности применяемых измерительных преобразователей, соответствия их угловых характеристик (т. е. зависимостей выходных сигналов от угла поворота оси вертушки относительно найравления потока) идеальной косинусоиде, а также обеспечивалась однородность потока, смывающего преобразователи, то при горизонтальном расположении осей под углами

120 друт к другу, сумма выходных

О еигнапов измерительных праобраэователей всегда равнялось бы 0 независимо от направления горизонтального потока.

Так, действительные угловые характеристики известных измерительных преобразователей пропеллерного типа несколько отличаются от идеальной косинусоиды;

Кроме того, на практике могут иметь . место некоторые различия в конфигура« ции, чувствительности и трении в опорах у применяемых преобразователей, обусловленные ошибками при изготовлении и воз5, 95"7111 6 можностями технологического npouecca.. Изобретение обеспечивает контроль иоВ связи с этим, а также учитывая нали- правности измерительных преобразователей; чие микротурбулентности реальных потоков, в процессе измерения составляющих сумма выходных сигналов преобраэоват - вектора скорости. лей (А+В+С} практически не будет равна нулю. Однако у исправных приборов ета, сумма будет иметь относительно малую Ф о р м у л а и э о б р е т н и я величину.

Для того чтобы пронормировать вы- Устройство.для измерения скорости ходко сигнал устро ства,. и тройства . т. е. сделать 10 потока газа или жидкости, содержащее под лом 120 еобего в значений скорости и направления ветра, го величину практически независимой от три размещенных под углом 120 преобразователя пропеллерного типа, подкл ензнаменатель выраже ия К выбран равным ные через умножители к входам двух сумсумме модулей А + В1 + (C) сиг- маторов, соединенных с датчиком времени, налов преобразователей. Значение этой gS о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с суммы находится в пределах 1,73 - целью контроля исправности - совокуп- 2,00 в зависимости от угла направ- ности преобразователей в процессе иэления потока относительно преобразовате-, мерения горизонтальных составляющих лей, где V - значение выходного сиг- вектора скорости, оси преобразователей нала преобразователя при ориентировании 2р размещены горизонтально, .причем устройего оси вдоль потока, соответствующее ве- ство снабжено алгебраическим сумматором, личине скорости потск а. сумматором модулей и устройством делеТаким образом, у неповрежденных прибо- ния, при этом выходы прео разователей ров, работающих в условиях реальных по- и датчики времени дополнительно подклютоков, выходной сигнал К будет иметь ?s,чены.к входам алгебраического сумматосравнительно малую величину (не превы- ра и сумматора модулей, выходы котошаюшую порогового значения 0,1-0,2 рых соединены с входами устройства деле(l0-20). Если у какого-либо из преобра- ния. вателей, входящих в состав предлагаемого

Источники информации, устройства, произойдет повреждение, на- 30 и инятые во вн ание при эксперт е пример возникает повышенное трение в теорологические приборы. Л., Гидрометеоугловое положение вертуки то значение - -14

К резко увеличится, что будет свидетель2. Патент США % 4031755, . ствовать о неисправности измерительных кл. 73-189, 1977 (прототип).

957111

Составитель Е. Сыс . Редактор О. Половка Техред М.Герцль Корректор М. Шароши

Заказ 6950/33 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113036, Москва, Ж«35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4