Измерительный преобразователь скорости ветра Советский патент 1984 года по МПК G01P5/06 

Изобретение относится к гидрометеорологическому прииоростроению, в частности к устройствам для измерения скорости ветра, и может быть использовано для измерения скорости ветра на сети гидрометслужбы, а также в составе измерительных комплексов специального назначения.

Известен измерительный преобразователь скорости ветра, содержащий трехчашечную вертугику, крепящуюся на оси, вращакщейся в шарикоподшипнике. Ось заканчивается трубкой, сцепленной с шестерней редуктора. На выходной оси редуктора закреплен магнит, управлянхчий герконом flj.

Недостатком данного устройства является большая величина norpeiuности, возникагацая при измерении средней скорости ветра, вследсзтвие того, что постоянные времени ветроприемника при разгоне и торможении различны.

Известен акустический анемометр, содержащий генератор электрических сигналов, излучатель, преобразующий электрические сигналы в акустические колебания, и приемник, находящийся от излучателя на определенном расстоянии.

К выходу приемника подключен усилитель-формирователь, соединенный с измерительной схемой, к вы- ходу которой подается также опорный сигнал с выхода генератора Гз.

Однако такой анемометр подвержен влиянию климатических факторов и имеет сложную схему.

Наиболее близким к предлагаемому является измерительный преобразователь скорости ветра, содержащий последовательно соединенные вращающийся ветроприемник, блок преобраз вания скорости вращения в частоту и преобразователь частоты в напряжение Сзз.

Недостатками известного устройства являются большая величина погрешности, возникаюс1ая при измерении средней скорости ветра, вследствие того, что постоянная времени ветроприемника обратно пропорционально зависит от скорости ветра, и ее величины при разгоне и торможении ветроприемника различны, а также низкое быстродействие за счет большой инерционности ветроприемника.

Цель изобретения - порыление точности преобразования при измерении средней скорости ветра и увеличение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь скорости ветра, содержащий вращакадийся последовательно соединенные ветроприемник, блок преобразования скорости враидения в частоту и преобразователь частотч в напряжение, введены блок логарифмирования, дифференциатор, сумма5 тор и блок усреднения, причем к выходу преобразователя частоты в напряжение подключен вход блока логарифмирования и первый вход сумматора, а выход блока логарифмиро0 вания через дифференциатор соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к входу блока усреднения.

На чертеже представлена схема

5 преобразователя.

Преобразователь содержит вращающийся ветроприемник 1 (BHHTOBOJI или чашечный), блок 2 преобразования скорости вращения в частоту,

0 к выходу которого подключен преобразователь 3 частоты в напряжение. К выходу преобразователя 3 подключен вход блока 4 логарифмирования и первый вход сумматора 5.

5 Выход блока логарифмирования 4 через дифференциатор 6 соединен с вторым входом сумматора 5.

Выход сумматора может быть соединен с выходом всего устройства

Q через блок 7 усреднения или непосредственно. В этом случае измерение среднего значения выходного сигнала сумматора 5 может осуществляться в центральном устройстве измери тельного комплекса, в состав которого входит преобразователь.

Блок 7 усреднения может быть выполнен, например, на преобразователе напряжения в частоту и счетчике импульсов, на который подается внешний сигнал начала и окончания счета. Измеряемая скорость ветра V преобразуется с помощью ветроприемника 1 и блока 2 в частоту следования импульсов, которая далее преобразуется в напряжение постоянного тока и с помощью преобразователя 3 частоты в напряжение. Напряжение U поступает на первый вход сумматора

0 5 и подвергается последовательно логарифмированию и дифференцированию с помощью блока 4 логарифмирования и дифференциатора 6. На выходе последнего образуется напряже5 ние, подаваемое на второй вход сумматора 5 и равное --- , где К

и of-t

коэффициент пропорциональности. 0 в результате напряжение на выходе сумматора 5 определяется соотношением

и

Ж

Дифференциальное уравнение ветроприемника имеет вид

dv - ., -( .,2 .. , 0,

где V - выходная величина ветропри емника;

V - скорость ветра; L - путь синхронизации. Из уравнения следует

v.v4:|f

Величина и и V связаны между собой через некоторый постоянный коэффициент. В этом случае

сЗи

и

dt

VK.

JL таким обраи и 6ЫХ и dt

вых

(Зи L

di VK. di

CJ

dU

dv

dt dt учетом получится, что

....i(-)dt

еых

Приведенные выражения представляют собой соответственно дифференциальные уравнения известного и предлагаемого устройств.

Уравнение предлагаемого устройства отличается от уравнения известного устройства наличием при производной -| множителя 1--1 который меньше единицы. Поскольку коэффициент при производной -4 представляет собой некоторую эквивалентную постоянную времени, и в

случае он равен 1 - , а в дру

одном гОм - (l)yj т.е. в перьом уравнении один из коэффициентов равен единице, а в другом он меньше единицы, то постоянная времени предлагае5 мого устройства в выражении дифференциального уравнения ветроприемника будет меньше, чем у известного устройства.

Так как быстродействие ветропри0 емника определяется величиной его постоянной времени, то быстродействуе предлагаемого устройства будет существенно выше, чем у известного.

Поскольку величина L есть путь

5 синхронизации и в предлагаемом устройстве эквивалентный путь синхро/, низации определяется выражением 1(, а в известном просто значением L , то очевидно, что L, боль0ше, чем L (1- -) Следовательно, предлагаемое устройство имеет знаю чительно меньший эквивалентный путь синхронизации, чем у известного устройства.

5

Как известно, погрешность измерения средней скорости ветра, обусловленная пульсацией ветрового потока, тем меньше, чем менытге путь синхронизации. Поэтому снижение эквива0лентного пути синхронизации в предлагаемом устройстве дает возможность снизить данную погре1шость, т.е. повысить точность при измерении среднего значения скорости ветра.

5 Снижение этой погрешности оказывается особенно существенным при малых пульсациях скорости ветра, так как в этом случае значение в течение интервала осреднения оказывается

0 близким к единице, в результате чего данная погрешность снижается до малых величин.

Изобретение позволяет повысить точность измерения скорости ветра И увеличить быстродействие.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗО.НАТЕЛЬ СКОРОСТИ ВЕТРА, содержащий последовательно соединенные вращакадийся ветроприемник, блок преобразования скорости вг ащения в частоту и преобразователь частоты в напряжение, отличающийс я тем, что, с целью Повышения точности при измерении среднего значения скорости ветра и увеличения быстродействия, в него введены блок логарифмирования, дифференциатор, сумматор и блок усреднения, причем к выходу преобразователя частоты в напряжение подключен вход блока логарифмирования и первый вход сумматора, а выход блока логарифмирования через дифференци- л атор соединен с вторым входом сумматор// ра, выход которого подключен к входу блока усреднения. vj 05 00 СО ел