Двухкомпонентный фотоэлектрический измеритель скорости ветра Советский патент 1983 года по МПК G01P5/06 

М

00 ts9

4 Изобретение относится к измерьтельной тех нике и может бьпь использовано в метеорологии для измерения вектора скорости ветра. По основному авт. св. М 847206 известен двухкомпонентный фотоэлектрический измеритель скорости ветра/ содержащий ветроприемник в виде лопастного винта и флюгарки, пере счетную схему в виде диска со светлыми и темными полосами, кинематически связанного с лопастным винтом, и фотопреобразователь скорости вращения, выполненный в виде оптически) связанных с диском источника свет и двух фотоприемников, подключенных к реги тратору импульсов, в котором с целью повышения точности Измерения направления ветра, введены две ортогональные светонепроницаемые пластины, разнесенные по высоте и расположен ные между диском и фотоприемниками и две кинематически связанные шестерни, при этом первая щестерня закреплена на оси вращения флюгарки, а вторая жестко соединена со свето не11роницаемыми пластинами Ч. Недостатком этого устройства является возрастание погрешности при переходе пластин через диаметральную плоскость корабля. Так, например, если направление ветра совпадает с диаметральной плоскостью корабля, а Отклонение в обе стороны достигает 20, o осредненное направление курсового угла ветра равнё не 0°, а 10°, Т. е. погрешность достигает 10°. Цель изобретения - повышение точности измерения вектора скорости ветра в корабельных условиях в случаях, когда в процессе измерений происходит переход пластин через диаметральную плоскость корабля. Поатавленная цель достигается тем, что в двухкомпонентный фотоэлектрический измеритель скорости ветра введен привод, кинематически связанный с шестерней, закрепленной на оси вращения флюгарки. На фиг. 1 изображен измеритель общий вид; нафиг. 2 - щестерня, установленная на оси флюгарки с разворачивающим ее устройством. Двухкомпонентный фотоэлектрический измеритель скорости ветра содержит источник света 1, расположенный вне корпуса флюгарки 2, осью которого является полая труба 3, располо женная над, источником света, на которой закреплены два цилиндрических фотоприемника 4 и 5, шестерня 6 и отражатель 7, установленный над источником света, фотоприемники 4 и 5 представляют собой полоски фoтoчyвcтвиyv тельного материала, имеющие небольшой зазор в местах соединения с ними линий связи с регистратором. Такая конструкция их обеспечивает возможность формирования электрических импульсов при любом положении флюгарки. С шестерней 6 кинематически связаны (передаточное число 1:4) две взаимно перпендикулярные пластинки 8, соединенные с шестерней 9, разнесенные по высоте и жестко скрепленные со свободно посаженной на оси вращения, скрепленной с корпусом флюгарки 2, шестерней 9, входящей в зацепление с неподвижной шестерней 6, установленной на полой трубе 3. При полном повороте флюгарки (на 360°) шестерня 9 разворачивается только на 90 , что обеспечивает формирование иднополярных импульсов, т. е. формируются импульсы, проVcosVSin- порционапьные , ,,, . V - скорость потока, а.- ; курсовой угол ветра. Ширина пластин 8 меньше ширины отражателя 7, что обеспечивает формир9ванне световых импульсов при любом положении флюгарки (и, следовательно,пластин 8). Отражатель 7установлен асимметрично так, что один его край совпадает с диаметральной плоскостью (и с плоскостью, в которой установлена ось - шестерни 9). На одном уровне с пластинками 8и отражателем 7 установлен отражатель 10, кинематически связанный с лопастным винтом 11 (пропеллером). Электрические импульсы, формируемые фотоириемниками 4 и 5, поступают но линиям связи в регистратор (не показан). Шестерня 6 кинематически связана с приводом 12, выполненным в виде шагового двигателя. Измеритель ветра работает следующим образом. Световой поток от источника света 1 через полую трубу 3.и отражатели 7 и 10 направляется на фотоприемники 4 и 5. Период затемнения, зависящий от угла разворота флюгарки (и положения пластин 8), характеризует величину составляющих вектора скорости на орто(Гональные оси, одна из которых совпадает с диаметральной плоскостью корабля. Количество импульсов, формируемых с помощью отражателя 10, характеризует скорость потока. ,1 Суммируют велшшны составляющих за некоторый период времени, например, с помощью синхронного двигателя, вращающего барабан, с которым в моменты затемнения фрнкционо связьшаются с помощью электромагнитов дни диски, а в моменты формирования световых импульсов другие диски. Интервалы времени, формируемые в моменты поступления светового потока на фото (V-V.sm ) приемники пропорциональны (V-V cosj), а промежутки времени между моментами формирования этих импульсов пропорциональны (V t V sin-j) и (V -f V cosj). уммируя эти интервалы времени путем подлючения соответствующих дисков к барабану, риводимому в движение барабаном, связанным с синхронным двигателем, можем осреднить их за некоторый промежуток времени. Посредством механических дифференциалов нпи аналогичным путем осуществляем вычисление величин пропорциональных V sin- и V 008 l(V + V sin)-(V-Vsin5)J fit. 2 sirr-r и аналогично {(V +Vcosrr) - лfj fj -{V - V COS v ) 1 2 cos-7. Имея величины tLet( V sinSi И V cos-r , определяем tg- 4:4 V,4 .no которому определяется и, следователь но, можно вычислить угол Of. в случае пересечения одной из пластин диаметральной плоскости корабля фиксируют

составляющие, представляющие как бы зеркаль- 1S ления потока. 0. ное отражешсе -ex относи ьно диаметральной плоскости корабля, т. е. вошякает положение неоднозначности отсчета, ибо-если бы пластина начала разворачиваться в обратную сторону, были бы зафшсс1фовавы отсчеты т6 такяес же, как и в случае некзменяостя направления поворота. Таким образом, в этом случае по грешности измерений могут существенно уве пичиваться. Для исключения таких явлений в измеритель введено устройство, обеспечивающее контролируемый разворот б (на определенный угол) посредством шагового двигателя 12 или аналогичного устройства иа угол, превьпиакнций дисперсию отсчетов напрев

ДНУХКОМПОНШтШЙ ЧЮТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ВЕТРА по явт. св. N 847206, о т л и ч ш и и с я тем, что, с 1«шь1д повышевия точносщ язкюрейвй вектора чжоросп; ветра в корабельных усповяях, в взмерКгепь введен привод, кинемаш ческн связазшый с шестертей, закрашенной на ° оси вращетя флюгарки