Устройство для измерения направления и скорости течения Советский патент 1983 года по МПК G01P5/07 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения составляющих течения с движущегося носителя. Известно устройство для измерения направления и скорости течения, снабженное датчиком мощности, служаи1им датчиком скорости ветра, чувствительный элемент которого выполнен в виде флажка, закрепленного на валу электродвигателя. Изменение сопротивления вращению флажка вызывает изменение мощности электродвигателя, воспроизводимой датчиком мощности f I.J. Недостатками этого устройства являются сложность съема выходного сигнала, необходимость энергопитания и отсутствие измерения продольной составляющей скорости течения. Известно также устройство для измерения направления и скорости течения содержащее пропеллерную вертушку в одной лопасти которой установлен постоянный магнит, закрепленную на оси в неподвижной раме, электромагнит ный датчик, установленный на раме, выход которого соединен через преобразователь времени в код с вычислителем, и блок управления, соединенный с преобразователем и вычислителем 2 Недостатками данного устройства являются невозможность одновременного измерения трех составляющих скорости потока и относительно невысокая точность из-за воздействий тур булентных пульсаций потока. Цель изобретения - обеспечение возможности измерения третьей составляющей скорости потока и повьниение точности. Поставленная цель достигается тем что устройство для измерения направления и скорости течения, содержащее пропеллерную вертушку, в одной лопас ти которой установлен постоянный магнит, закрепленную на оси в неподвижной раме, электромагнитный датчик установленный на раме, выход которого соединен через преобразователь времени в код с вычислителем, и блок управления, соединенный с преобразователем и вычислителем, снабжено тре мя дополнительными электромагнитными датчиками и флюгаркой, жестко закреп ленной на одной оси с вертушкой, при чем эта ось и продольная ось лопатки в которой установлен магнит, располо женны в плоскости флюгарки, а все электромагнитные датчики установле- ны на раме попарно по двум взаимно перпендикулярным осям симметрично от носительно оси вертушки. На чертеже показана схема предпагаемого устройства. Устройство содержит пропеллерную вертушку 1, на горизонтальной оси 2 которой жестко посажена флюгарка 3, размещенная в одной плоскости с постоянным магнитом 4, помещенным на одной из лопастей вертушки 1. На раме 5 по ортогональным осям расположены электромагнитные датчики 6-9, выходы которых поданы на преобразователь 10 временных интервалов в код, соединенный с вычислительным устройством 11 и блоком 12 управления. Вертушка.1 служит для восприятия продольной составляющей U;( вектора V скорости течения, а флюгарка 3 предназначена для восприятия поперечных (горизонтальной V и вертикальной V) составляющих вектора течения при нахождении ее в секторах Г О , 180 и 180°, VyH ГЭОО, 270 и , 90°Ддля Vj соответственно. Датчики 6-9 предназначены для преобразования угловой скорости вращения вертушки 1 во временной интервал путем фиксации моментов времени прохождения их постоянным магнитом 4, расположенным на лопасти вертушки. Устройство устанавливают на подвижном носителе, причем направление общей горизонтальной оси 2 вертушка флюгарка совпадает с направлением движения носителя. Устройство работает следующим образом. При движении носителя на вертушку 1 и флюгарку 3 действует встречный поток, имекйций вектор V и составляю(цие по осям Уд , Vy и V2 (см. чертёж) . Если поперечные составляющие скорости и V не равны нулю, то воздействуя на флюгарку, они модулируют скорость вращения общей оси 2 флюгарка - вертутка. Допустим, что УХ О, а 0. В верхней полуокружности направление движения флюгарки 3 по часовой стрелке совпадает с направлением У, а в нижней полуокружности эти направления противоположны, вследствие этого мгновеиная скорость вращения оси 2 увеличивается в верхней полуокружности и уме|1ьшается в нижней. Эти. изменения угловой скорости фиксируются моментами времени прохождения магнита 4 на лопасти вертушки 1 и магнитных датчиков 6 и 8. При этом отрезок времени обратно пропорционален средней угловой скорости в верхней полуокружности, а отрезок времениug обратно пропорционален средией угловой скорости в нижней полуокружности . Установим аналитическую СВЯЗБ средней на полуокружности угловой скорости оси вертушка - флюгарка с составляющими V и„ У скорости течения. Результирующая сила, действующая на вращающуюся вертушку, F P-Q-LtD, где Р - сила разгона лопасти; Q - сила торможения лопасти:

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЙ И СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ, содержащее пропеллерную вертушку, в ОДНОЙ лопасти которой установлен постоянный магнит, закрепленную на оси в неподвижной раме., электромагнитный датчик, установленный на раме, выход которого соединен через преобразователь времени в код.-с вычислителем, и блок управления, соединенный с преобразователем и вычислителем, отличающееся тем, , с целью обеспечения возможности измерения третьей составляющей скорости потока и повьяиения точности, оно снабжено тремя дополнительнЕЛМи электромагнитными датчика1ми и флюгаркой, жестко.закрепленной на одной оси с вертушкой, причем эта ось- и продольная ось лопасти, в которой установлен магнит, расположены в плоскости флюгарки, а все электромагнитные датчики установлены на раме попарно i по двум взаимно перпендикулярным (Л осям симметрично относительно оси вертушки. 00 оь