Меточный измеритель скорости потока Советский патент 1990 года по МПК G01P5/18 

J 6

J «

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости газового потока. Целью изобретения является измерение направления потока и повышение помехоустойчивости. Генератор 10 формирует высоковольтные импульсы, которые при поступлении на разрядник 2 приводят к образованию ионных меток, которые уносятся потоком в зависимости от его направления в сторону приемных электродов 3, 4 или 5, 6. При пролете метки через приемные электроды 3, 4 на каждом из них наводятся колоколообразные импульсные сигналы, смещенные относительно друг друга во времени. На выходе дифференциального усилителя 9 выделяется разностный сигнал. Точка пересечения разностного сигнала фиксируется нуль-органом 11, который вырабатывает импульс, поступающий на формирователь 13 импульсов. Длительность импульса, обратно пропорциональная скорости потока, измеряется измерителем 14 временных интервалов и регистрируется выходным устройством 17. Разностный сигнал с дифференциального усилителя 9 поступает также на вход порогового устройства 12 и затем на схему 15 совпадений, на которую также поступает сигнал с формирователя 13 импульсов. Триггер 16 вырабатывает сигнал, поступающий на выходное устройство 17 и несущий информацию о направлении потока. Симметричная схема измерителя позволяет также компенсировать помеху от разрядника. 2 ил.

сд

со --J

со

ГчЭ

в зависимости от его направления в сторону приемных электродов 3, 4 или 5, 6. При пролёте метки через приемники 3, 4 на калщом из них наводятся колоколообразные импульсные сигналы, смещенные относительно друг друга во. времени. На выходе дифференциального усилителя 9 выделяется разностный сигнал. Точка пересечения разностного сигнала фиксируется нуль-органом 11, который вырабатьгоает импульс, поступаюрщй на формирователь 13 импульсов. Длительность импульса, обратно пропорциональная скорости лото-

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения параметров движения, в частности величины и направления скорости потока газа или жидкое ти, расхода а также при аэро- и гидро динамических исследованиях.

Целью изобретения является расширение функпзиональных возможностей за счет измерения направления потока и повьипение помехоустойчивости.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Измеритель включает проточный канал 1, в котором размещен генератор меток, состоящий из разрядника 2 (искрового или коронного). В канале также размещены основные приемные 3 и 4 и дополнительные 5 и 6 электроды. При этом все электроды имеют одинаковые размеры и форму, а основные и дополнительные, электроды расположены симметрично относительно разрядника и связаны с усилителями 7 и 8. Выходы усилителей подключены к входу дифференциального усилителя 9. Разрядник 2 соединен с генератором 10 высоковольтных импульсов, выход дифференциального усилителя 9 .- с вхо дом нуль-органа 11 и пороговым устрой ством 12. Нуль-орган подключен к первому входу формирователя 13 импульсов, второй вход которого соединен с генератором 10. Пороговое устрой- ство 12 связано со схемой 15 совпадений, второй вход которой подключен к выходу формирователя 13,. выход которого соединен с входом измерителя

с

ка, измеряется измерителем 14 временных интервалов и регистрируется выходным устройством 17. Разностный сигнал с дифференциального усилителя 9 поступает также на вход порогового устройства 12 и затем на схему 15 совпадений, на которую также поступает сигнал с форми11ователя 13 импульсов. Триггер 16 вырабатывает сигнал, поступающий на выходное устройство 17 и несупщй информацию о направлении потока. Симметричная схема измерителя позволяет также компенсировать помеху от разрядника. 2 ил.

0

15

0

35

40

45

50

55

14временных интервалов. Вьпсод схемы

15соединен с первым входом триггера 16, а второй вход триггера - с генератором 10. Выход измерителя 14 временных интервалов подключен к выходному устройству 17, второй вход которого Соединен с триггером 16.

Измеритель работает следующим образом.

Генератор 10 формирует высоковольтные импульсы и (фиг. 2), которые при поступлении на разрядник 2 приводят к образованию ионных меток в момент времени t,. Эти метки уносятся потоком в зависимости от его направления в сторону приемных электродов 3 и 4 или 5 и 6. При пролете метки через приемники 3 и 4 на каждом из них наводятся колоколообразные импульсные сигналы, смещенные один относительно другого во времени. На выходе дифференциального усилителя 9 выделяется разностньй сигнал и. Причем в этом случае разностный сигнал имеет вначале положительную а затем отрицательную полуволну. Точ- ка пересечения разностного сигнала - формируется нуль-органом 11, который вырабатьгоает импульс, поступающий на формирователь 13 импульсов. Т штель- ность импульса U равна времени пролета метки на базовом интервале и обратно пропорциональна скорости потока так как его передний фронт соответствует моменту генерации метки tg, а задний - моменту ее регистра ции, когда она находится точно между электродами приемников 3 и 4.

Разностный сигнал U; поступает также на вход порогового устройства

длительность которого равна времени, в течение которого сигнал U, имеет уровень, превыгааютций заданное положительное пороговое напряжение. С указанной ситуации сигналы U и . совпадают во времени, поэтому на выходе схемы 15 совпадений формируется импульс.и который воздействуя на вход триггера 16 устанавливает на е выходе логическую единицу U.

Если направление потока такое, чт метка летит от разрядника в сторону приемников 5 и 6, то разностньй сигнал имеет вначале отрицательную полуволну, а затем положительную. При этом точка пересечения через нуль, которую фиксирует нуль-орган опережает во времени 11, сформированный пороговым устройством 12, В этом случае сигналы U и U разнесены во времени и схема совпадений на них не отреагирует. Следовательно, триггер 16 не изменяет своего нулевого состояния, в которое устанавливает его импульс U, возникающий в момент генерации метки.

Длительность импульса U измеряется в измерителе 14 временных интервалов, а результат измерения, например, в форме двоичного кода поступает на выходное устройство 17, в .котором осуществляется обработка результата измерения с 1;елью получения линейной выходной характеристики, а также индикация результата измерения скорости потока. Поступающий с триггера 16 сигнал и на выходное устройство служит для индика1:1;ии направления потока. Например, при логической единице принимается полоясительное направление течения потока, при нуле отрицательное направление.

Кроме измерения направления, выполнение электродной системы измерителя обеспечивает повышенную помехоустойчивость. Это достигается за счет сим

10

)5

20

5

0

5

5

системы относительно источника помехи - искрового разрядника. Поскольку ближние к разряднику электроды включены в цепь преобразования в противо- фазе, а-уровень помехи, воздействующий на них, одинаковьй, дифференциальной схеме они полностью компенсируют один другого. То же происходит с помехой, воздейств тощей на электроды 4 и б. Формула изобретения

Меточный измеритель скорости потока, Содержагщй проточньп : канал с размещенными в нем разрядником и двумя приемными злект хздами5 расположенными вдоль потока, причем разрядник подключен к генератору, а приемные электроды через последовательно соединенные дифференциальны - усилитель и нуль- орган - к формирователю импульсов, второй вход которого подключен к генератору, а выходз через измеритель временных интервалов - к регистрирук - щему устройству, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью раС1иирею Я функциональных возмо лностей за счет измерения напраз лешш потока и повышения помехоустойчивости, в канале симметрично основным приемныг-; электродам относительно разрядника установлены два дополнительных приемных электрода, из которых соседнпй с рсЧз- рядником связан с вторь&з основным электродом, а второй допол штельный электрод - с первым основным электродом, при этом дополнительно введе,1-м схема совпапеш-ш., триггер и пороговое устройство, выход днсМ)еренциаль- ного усилителя через пороговое устройство -связан с первым входом схемы совпалений5 второй вход которой под- к выхо/ту формировате:ъч импульсов, а выход - к первому входу триггера, второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход - с -регистрирующим устройством.

1 1

l-lfФиг. 2

- /