Устройство для измерения направления и скорости газового потока Советский патент 1978 года по МПК G01P5/12 

Устройство работает следующим образом. Две металлические нити, являющиеся чувствительными элементами датчи ка i, расположены под углом друг к другу и помещены в исследуемый газовый поток. Одна из нитей датчика 1 . является плечом измерительного моста 2, а другая - плечом измерительного моста 3. Сопротивление каждой нити является функцией напряжения на диагонали питания соответствующего измерительного моста, скорости газового потока и угла между осью нити и вектором скорости потока. Входы усилителей 4 и 6 постоянного тока подключены к измерительным диагоналям мостов 2 и 3, выХоды усилителей - к диагоналям питани этих же мостов. . Такое соединение усилителей с измерительными мостами обеспечивает автоматическую стабилизацию сопротивления, а следовательно, и температуры нитей датчика 1 путем регулирования напряжения на диагоналях питания измерительных мостов 2 иЗ, что позволяет сохранить нити датчика 1, в широком диапазоне измерения скорости газового потока. При этом напряжение на диагоналях питания измерительного моста будет являться функцией скорост газового потока и угла между осью соответствукядей нити и вектором скорости потока. Если направление вектор скорости потока будет, совпадать с бис сектрисой угла, образованного нитями датчика 1, то нити будут находиться в одинаковых условиях, так как углы, образованные осями нитей и направлени ем вектора скорости, будут равны межд собой. При этом напряжения на диагона лях питания мостов 2 и 3, которые одновременно являются входными напряжениями схемы сравнения 10, будут также равны Сигналы на выходах схемы сравнения 10 и усилителя 5 будут равны нулю и электродвигатель 7, механически связа ный с датчиком 1, не будет вращаться. Схема будет находиться в равновесном состоянии. Если направление вектора средней скорости газового потока не будет сов падать с биссектрисой угла, образован ного нитями датчика 1, то напряжения на диагоналях питания измерительных мостов 2 и 3 не будут равны между собой. Сигнал на йыходе схемы сравнения 10 будет отличен от нуля. Этот си нал после усилейия усилителем 5 будет подан на электродвигатель 7, который обеспечит доворот датчика 1 в положе ние равновесного состояния всей схемы т.е. в положение, когда направление вектора средней скорости потока будет совпадать с биссектрисой угла, образо ванного нитями датчика 1. Напряжение диагонали питания измерительных мосто 2 или 3, являющееся нелинейной функцией скорости газового потока, подается на линеаризатор 11, а затем на самопишущий прибор 13. Механически связан с датчиком 1 линейный потенциометр 8, выходной сигнал которого, пропорциональный направлению газового потока, подается на самопишущий прибор 12.. Таким образом, автоматически и непрерывно будут измеряться и регистрироваться направления и модуль вектора средней скорости газового потока. Напряжение на диагоналях питания измерительных мостов 2 и 3 равно: .т ), (i) где ЛГ - скорость газового потока , В, rti, н - коэффициенты. Измерительный мост 2 служит для измерения скорости и направления потока, а мост 3 только для работы системы измерения направления потока. При равновесном положении схемь измерения имеет место погрешность измерения скорости потока вследствие зависимости коэффициента К от ориентации нити датчика относительно потока, т.е.; rm (г) где р - угол между вектором скорости и нормально к нити К - коэффициент. Анализ выражения (2) показывает, что производная: drti Cn-K)5m2/3 djb 2 s /a K 3in/5 имеет минимальное значение при угле й О или 90, т.е. когда нить перпендикулярна вектору скорости. Это достигается включением делителя напряжения 9- между измерительным мостом 1 и схемой сравнения 10. Напряжение на выходе схемы сравнения 10 при этом будет равно: lTg( il Y-Vcos /a K sm - А1-Б- УГт оов2(.-ос)- к2бт 1ВО+ -л)-м) где I коэффициент передачи делителя напряжения; Л - угол между нитями. Для обеспечения равновесного состояния системы измерения направления потока при перпендикулярном обтекании им нити датчика 1, подключенного к мосту 2, коэффициент К должен иметь значение: A BVvVcosVfKSitt o AtB-flT Формула изобретения . Устройство для измерения направле ия и скорости газового потока, содержащее установленный на штанге датIIHK с двумя металлическими нитями, расположенными под углом друг к другу два измерительных моста, два усилителя прстоянного тока, линеаризатор, са иопишущий прибор, отличающее с я тем, что,, с целью обеспечения возможности непрерывного и автоматиче кого измерения направления вектора средней скорости газового потока, а также уменьшения погрешности измерения, в него введены схема сравнения, подключенная к диагоналям,,питания измерительных мостов, дополнительный усилитель постоянного тока, вход Которого подключен к схеме сравнения, а выход - к электродвигателю, механически связанному со штангой датчика, линейный потенциометр и самопишущий прибор, причем между измерительным мостом и схемой сравнения включен делитель напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство №175318, кл. Q 01 Р 5/10, 1969, 2. Качурин Л.Г. Электрические измерения аэрофизических величин. М., Высшая школа , 1967, с. 264-265.