Изобретение относится к области мете- (Оропогического приборостроения и предназначено для определения параметров ветра , (средней и мгновенной скорости и т.п.). Кроме того, оно может быть использовано и для g определения параметров движения жидких и газообразных сред (скоростей морских течений, скорости потока в трубопроводе и т.п.)
Известны приборы такого типа частотные и фазовые (или временные) с использованием jo Одноканальной и двухканальной систем ll и з
Однако отмечается невысокая чувствительность и устойчивость в работе и, кроме того, нбнобходимость иметь в двухканальной системе два независимых излучателя с соответ- 15 ствуюшими раздельными блоками преобразова {И9 сигналов, усиления и т.п. - Известные импульсные ультразвуковые устpoSfcTBa для измерений скорости ветра, основанные на временном (фазовом) методе изме-ЗО НШ1| обладают более высокой чувствительностью и более высокой устойчивостью при работе всильно турбулизированных средах. Однако они имеют низкую точность и отличаются нелинейностью измерений С2.25
Известно также импульсное ультразвуков вое устройство для измерения скорости вет ра, основанное на временном (фазовом) мето де измерения, содержащее ультразвуковой генератор, соединенный с излучателем через ключ, управляемый мультивибратором, прием- НИКИ, связанные с усилителями-формирователями, и триггерные схемы для измерения разности времени (или фаз) при прохождении акустическими сигналами промежутка среды от излучателя до приемников в первом и втором каналах .
Цель изобретения - повышение точности И линейности измерения. Это достигается тем, что устройство .снабжено функциональными преобразователями временного интервала (или фазы) в число импульсов, состоящими из последовательно соединенных ключа, счетчика импульсов и схемы И, запирающей ключ пос ле заполнения счетчика, .генератором счетных импульсов, выход которого соединен с входами кшОчей функциональных преобразователей, отпирающие входы которых подключены j к выходу мультивибратора, а запирающие - к вызюдам усилителей-формирователей соответст- вуюших приемников, а также схемой дамерения, состоящей из последовательно соединенных генератора измерительных импульсов, ключа и счетчика, логической схемой, открываюией ключ схемы измерения в те ение про.- межутка времени, когда один иа счетчиков заполнен, а другой нет, а также схемой определения знака измеряемой скорости, состоящей иа триггера знака и ключа, выход которогх соединен со входом триггера знака, причем выходы счетчиков функциональных , преобр ювателей соединены с соответствуж шими входами логической схемы и ключа схе мы определения знака, а счетный вход ключа схемы измерения подключен к выходу генератора измерительных импульсов. На чертеже представлена блок-схема устройстваУстройство имеет мультивибратор 1, кпюч 2, ультразвуковой генератор 3, излучатель 4 акустических колебаний, ключи 5 и 6 функ циональных преобразователей, генератор 7 счетных импульсов, счетчики 8 и 9 импульсов функциональных преобразователей, приемники 1О и 11 акустических колебаний, усклитеяи-формирователи 12 и 13, схемы И 14 и 15 функциональных преобразоватеяей, логическую схему16, ключ 17 схемы измерения, генератор 18 измерительных йм пу11ЬС1ж, счетчик 19 схемы измерещяе кгаоч 2О оиредепения знаке, и триггер 21 О1федеяешя знака. Непрзрьшш работающий мультивибратор 1 периодически открывает и закрывает ключ 2,. который в открытом сос7Ч)ннии пропускает высокочастотные от генерато ра 3 на изл каталь 4. ТакйМ образом, излучатель периодически посылает в среду акус тический импульсС высокочастотным запоя нением, Одновременко с выходе мультИвйбра тора сигнал поступает на входы ключей 5 и 6 и открывает их. С этого момента высокочастотные колебания с выхода генератора 7 через открытые ключи идут на счетчики иМ рульсов 8 и 9 функциональных преобразова телей временного интервала в число импульсов. Акустический сигнал, распространяясь в среде, через некоторое время (t. и t ) достигает приемников 10 и 11 соответствен но. Электрические сигналы с выходов приемНИКОВ поступают на усилитали-формировате- лр 12 и 13, которые вырабатывают короткие импульсы, совпадающие по времени с передним фронтом акуст1«еского сигнала у соот . ветствующегб приемника. С выжэдов усилителей-формирователей короткие импульсы иду на ключи функциональныхпреобразователей и закрывают их. ТакйМ образом, счотиые йШ1ульсы JQT геератора 7 нроходят -на сгчетчйки соответствующих фуйкайонйльнык преобразователей пе-. риодически в течение промежутков времени распространений екустическнх сигналов it. ........X от излучателя к праемниху Ю и -- к при. емнику 11. За один первЕОД работы мультивибратора в счетчик 8 проходит Н. счетчик 9 - имвульсоЕ где {, - частота генерат ора 7. В состав счетчиков функциональных преобразователей входят схемы, позволяющие различать 1|улевов и ненулевое состояние счетчиков. На чертеже эти сигналы обозначены а и а. С выходов соответствующих счетчиков эти сигналы подаются на входы схем И 14 к 15 и логической схемы: 16. На вторйе входы схем И поданы сигналы шины начальной установки. Ко г д „юбой та счетчиков 8 и 9 приходит в процессе счета Е нулевое состояние, соответ ствующий сигнал (а. , а ) с его выхода -проходит через схему И на запирающий вход соответствующего ключа 5 или 6. Поэтому с приходом любого иа счетчиков в нулевое состояние ключ в соответствующем, канале запирается и счетные импульсы на счетчик больше не приходят4 Если емкость счетчиков равна , то для полного заполнения их (начиная от нуjieBoro состояния) затрачивается время. i.L.±.jL для счетчика 8 лл. для счетчика 9, - частота мультивибратора. где Если выразить разность Aioi -ti через скорость ветра V . используй соотношенияt --Ь 1- - tL. . 2-c+v iC-V j - расстояние между излучателем и приемником; G - скорость распространения ультразвука в неподвижном воздухе, то М./± i ;f,U,,v Таким образом, разность Д t пропорциональна, скорости ветра V и не зависит от С. Эта разность в процессе работы схемы образуется следующим образом. В исходном состоянии в счетчиках 8 и 9 записан нуль. При включении схемы первый же из счет rfbix импульсов с iBbisOAa генератора 7 выво Дйт счетчики иэ вуленого состояния, в свяаи с чем на их выходах сигнал пропадает вд а О). Дальше осуществляется счет до заполнения счетчиков. Лопгаеская cxetyfa 16, на вяоды которой поступают сигналы aj , а, с выходов счетчя ков 8 и 9, реализует функцию V(a,. Этот сигнал с выхода логической схемы по ступает на ключ 17 схемы измерения и аа пирает его. Ключ 17 открывается, когда один из счетчиков 8 или 9 приводит в нуд&вое состояние. Начиная с этого момента и до прихода в нуль второго счетчика, ключ 17 остается открытым на время 2N aH, За это время от генератора 18 через ключ 17 на счетчик 19 схемы измерения поступит,, импульсов : редварительно при начальной установке счет чвк 19 был выведен в нулевое состояние). Число импульсов N пропорционально измеряемой средней скорости ветра и путем соответствующего подбора параметров (N , .Ь ,1 ) .может выражать эту скорост в желаемых единицах. Тшсим образом, к моменту, когда оба счетчика 8 и 9 окажутся в нулевом состойнии и ключ 17 схемы измерения закроется, счетчик 19 окажется в состоянии . Для определения знака Vj,,., служит схема, состоящая из ключа 20 и триггера знака 21. При начальной установке триггер зна ка устанавливаете в состояние +. Если первым в нулевое состояние прихо- дит счетчик 9, то сигнал 2 - ыхода запирает ключ 20. При этом триггер .знака остается в состоянии +. Если же первоначально в состоянии О окажется счетчик 8, что происходит, когда проекция вектора скорости ветра на направление излучения направлена от излучателя к прио снику 1О, то сигнал а. с выхода счетчика 8 проходит че рез открытый ключ 2О и устанавливает . триг гер знака 21. в состояние -. В таком состоянии схема находится до очередного импульса начальной установки. После этого весь цикл повторяется. За это время значение может быть считано со счетчика 19 и триггера знака.схемы измерения визуально с помощью индикаторных ламп передано в др гие блоки для последующего преобразования. Импульс начальной установкиможот подаваться вручную или автоматически с необходимой периодичностью. Число импульсов NI пропорционально аамеряемой скорости и путем соответствующего подбора параметров (Ь , N , fj , f, t f i может выражать эту скорость в желаемых единицах, в частности, может окв«ааться, что i, . f и f, .{ ( f . частота генератора 3), В этом случав можно изъять генераторы 7 и 18, подавая в соответствующие цепи сигналы с выхода геиераfopa 3 и мультивибратора 1. Формула изобретения Устройство для измерения скорости ветра, содержащее ультразвуковой генератор, соединенный с излучателем через клюЧ| упрай« ляемый мультивибратором, и приемники, со©«. диванные с усилителями- |юрмирователями, отличающееся тем, что, с цепью повышения тсчности и обеспечения линейности измерений оно снабжено функциональными преобр ааоватегмми временного интервале ИЛИ фазы в число HMnyjibcoB, состоящими из последовательно соединенных кшоча, счетчика импульсов и схемы И, генератором счетных импульсов, выход которого соединен с входами ключей фуйкциональных преобразовато лей, отпирающие входы которыхподключены к выходу мультивибратора, Q запираюшие . к входам усилителей-формирователей соответствуюших приемников, схемой измерения, соетоящей из последовательно соединенных генератора иомеритепьных импульсов, ключа и счетчик 1, логической схемой для открывания хпюча схемы измерения в течение промажут ка времени, когда один из счетчиков заполнен, а другой кет, а также схемой онределе- msH знака измеряемой скорости, состоящей из триггера знака н ключа, выХод которого соединен со входом триггера знака, причем выходы счетчиков функциональных преобразователей соединены с соответствующими входами логи гёской схемы и ключа схемы определения знака, а счетный вход ключа схемы измерения подключен к выходу г©не« ратора измерительных импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;; 1.Патент США М93.527.3О9,кл.73-194,. 1970 . ...; 2.Патент ФРГ hfe 1.234.076, кл. 42о, 15 197О .. 3.Катыс Г. П. Системы автоматической го контроля полей скоростей и расходов., Наука, М., 1965,с.31О:.
Vx X
fff
Ма
f1
