Регистратор меток потока Советский патент 1984 года по МПК G01P5/18 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти приме нение в устройствах для измерения параметров движения, в частности величины и направления скорости потока газа или жидкости. По основному авт,св. № 885896 известен регистратор меток потока, который формирует импульс при прохо дении метки через границу базового интервала. Регистратор состоит из двух идентичных приемных электродов расположенных вдоль потока и связанных через усилители с двумя дифференциальными схемами. Причем выход каждого усилителя подключен к разнополярным входам дифференциальных схем, выходы которых связаны с компаратором, при этом один из дифф ренциальных схем формирует опорный сигнал компаратора, изменяющийся в противофазе основному сигналу. В момент равенства сигналов на выхода дифференциальных схем компаратор формирует импульс, временное положение которого соответствует нахожд нию метки приемными электродами ij . Известный регист)атор может быть использован только для измерения потока по времени прохождения метко базового интервала, но не возволяет получить сигнал по углу направления потока, что ограничивает его функцис нальные возможности и область пр менения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей регистратора путем измерения угла направления воздушного потока. Поставленная цель достигается тем, что регистратор снабжен двумя дополнительными электродами, распол женными вблизи основных приемных электродов в одной с ними плоскости симметрично относительно измеритель ной оси регистратора, а также двумя усилителями, двумя запоминающими устройствами и дифференциальной изм рительной схемой, при этом дополнительные электроды через усилители подключены к входам запоминающих устройств, управляннцие входы которы соединены с выходом компаратора, а выходы запомингиощих устройств под ключены к дифференциальной измерительной схеме. 73 , На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого регистратора; не фиг. 2 диаграммы, поясняющие принцип работы регистратора; на фиг. 3 - график зависимости выходного сигнала от угла направления потока; на фиг. 4 - размещение приемников регистратора с линейной выходной характеристикой. Устройство содержит два приемника 1 и 2, выполненных, например, в виде металлических электродов и располо- -. женнык по окружности, центр которой совпадает с точкой размещения источника меток, дополнительные приемники 3 и 4, расположенные, например, между основными приемниками 1 и 2 в плоскости измерения. Эти приемники связаны со схемой 5 формирования имш льса регистратора с компаратором на выходе. Приемники 3 и 4 связаны через усилители 6 и 7 со входами запоминающих устройств 8 и 9, управляющие входы которых подключены к выходу регистратора. Выходы запоминающих устройств 8 и 9 связаны с входом дифференциальной измерительной схе-.. мы 10. Регистратор меток работает следующим образом. Метка, например ионная, обладающая электростатическим зарядом, в результате своего движения совместно с контролируемым потоком проходит сначала около приемника 1, а затем около приемника 2. В результате этого на приемниках индуцируются импульсы зарядов (, и (фиг. 2 ). Эти сигналы поступают на вход схемы 5 формирования импульса регистратора. Временное положение выходного импульса регистратора соответствует моменту, когда метка находится между приемниками 1 и 2. В этот же момент времени на приемниках 3 и 4 индуцированные заряды Jj Q л. имеют максимальную величину. Причем амплитуда заряда будет больше в том приемнике, по отношению к которому метка пролетает ближе. После преобразования и усиления в усилителях 6 и 7 импульсные сигналы йоступают на вход запоминающих устройств 8 и 9, в которых происходит фиксация (запоминание) текущего уровня входных сигналов при поступлении на управляющий вход импульса от 5. Поскольку временное .

31

положение управляющих импульсов совпадает с максимальным значением сигналов, поступающих с приемников 3 и 4, то устройства выборки фиксируют эти макс имальные значения.

С выходов устройств выборки сигналы, величина которых пропорциональна амплитудным значениям соответствующих импульсов, поступают на дифференциальную -измерительную схему, где вьщеляется их.разность. Величина и знак разностного сигнала на выходе дифференциальной схемы соответствует величине и знаку угла направления потока.

На фиг, 3 приведен график полученной зависимости в угловых координатах, из которого видно, что она имеет нелинейный характер. Регистратор с такой характеристикой может быть исЯользован в устройствах, реализующих уравновешивающий принцип преобразования с помощью следящего привода. В этом случае следящий привод должен ориентировать при емные электроды таким образом, чтобы на них поддерживались о инаковые амплитуды, индуцированных зарядов. При этом в момент фиксации сигналов имеют место равенства rj TI и г г1 , при вьтолнении которых U обращается в нуль. Таким образом, траектория движения метки проходит по оси симметрии электродной системы; а угол поворота этой Ьистемы относительно базовой оси будет равен углу направленности потока.

Однако наличие подвижных элемен тон снижает надежность устройства со следящим приводом, что определяет целесообразность получения линейной выходной -характеристики регистратора.

Принцип формирования линейной выходной характеристики регистратора поясняется . 2S и фиг. 4. В этом случае приемники 3 и 4 представляют собой изолированные криволинейные электроды определенной формы, которые расположены симметрично от734

носительно базовой оси. При малых углах fi расстояние между электродом 3 и окружностью радиусом R по траектории движения метки сравнительно большое и равно &L. Поэтому на входах устройс гв выборки в момент поступления управляющего импульса сигнал имеет еще малый уровень (фиг. 28). С увели ченнем угла об расстояние uL уменьшается, следовательно, временное положение управляющего импульса будет все ближе к максимуму сигнала, т.е. с увеличением угла а6 фиксируемый уровень сигнала повышается, что приводит к увеличению разностного (выходного) сигнала.

Таким образом, коррекция нелинейной зависимости выходного сигнала осуществляется путем функционального

изменения уровня фиксации сигнала устройством выборки. Необходимая функциональная зависимость .уровня фиксации сигнала от угла направления потока реализуется путем смещения

электродов относительно R. Причем величина смещения L должна иметь определенную зависимость от угла ci с учетом формы сигнала. Для обеспечения линейной характеристики

электродов 3 и 4 необходимо выбирать такой, чтобы расположение потенциала М(йЬ) результирую цего поля вдоль окружности радиуса R было линейным. Из-за сложности получения в общем

виде аналитических соотношений между параметрами электродов и распределения &(f(e6), определить форму электродов можно численными методами с применением ЭВМ или экспериментальным

путем.

Таким образом, предлагаемый регистратор позволяет получить сигнал по углу направления потока, что

расширяет функциональные возможности регистратора меток который может быть использован в составе комбинированного измерителя воздушной скорости и угла атаки (скольжения) летатеЛьного аппарата.

ууч:

.

и

Л

л/гг

Aicf

РЕГИСТРАТОР МЕТОК ПОТОКА по авт.св. № 885896, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем изйерения направления потока, он снабжен двумя дополнительными электродами, расположенными вблизи основных приемных электродов в одной с ними плоскости симметрично, относительно измерительной оси рег.иСтратора, а также двумя запоминающими устройствами и дифференциальной измерительной схемой, при этом дополнительные электроды через усилители подключены к входам запоминающих 1 устройств, управляющие вхопы которых соединены с выходом компаратора, а выходы запоминающих устройств подключены к дифференциальной измерительной схеме. V