Устройство для измерения параметровпРОСТРАНСТВЕННОгО пОТОКА Советский патент 1981 года по МПК G01P5/14 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-. зовано в автоматизированных системах аэродинамического эксперимента.

Известен пятиканальный зонд, который каждой парой угломерных каналов подключен к дифференциальному манометру. Перемещение такого устройства в пространственном потоке осуществляется двухстепенным координатным устройством вручную, в экваториальной плоскости и вдоль своей оси l.

Недостатком такого устройства является отсутствие возможности ориентации зонда в меридиальной плоскости, в результате чего угол в меридиальной плоскости и скорость исследуемого потока определяют путем громоздкой обработки результатов эксперимента с помощью градуировочных характеристик зонда.

Известно также устройство для измерения параметров пространственного потока, содержащее пятиканальный зонд, подключенный приемником полного давления к манометру, двумя парами угломерных каналов - ко входам дифференциальных манометров и соединенный с электромеханическими узлами угловыХ и линейного перемещений 2 .

Недостатком этого устройства является неизбежная потеря информации о параметрах потока в промежуточных точках положения пятиканального зонда, что приводит к уменьшению точности. Увеличение числа фиксированных точек, в которых производят замеры параметров потока, затягивает эксперимент и предъявляет жесткие требования к быстродействию элементов ориентации зонда по углу. Кроме того, в таком устройстве перемещение пятиканального зонда в пространстве осуществляется вручную.

- Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устро.йство для измерения параметров пространственного потока, содержащее пятиканальный зонд, подключенный приемником полного давления к манометру, двумя парами угломерных каналов ко входам дифференциальных манометров и соединенный с электромеханическими узлами угловых и линейного перемещений, введены два нелинейных блока, сумматор и коммутатор, при этом входы нелинейных блоков соединены с соответствующими входами блоков угловых перемещений и выходами

дифференциаль 1ых манометров, выходы нелинейных блоков подключены ко входам коммутатора и сумматора, выход кторого через коммутатор соединен со входом блока линейного перемещения.

Введение нелинейных блоков, сумматора и коммутатора и соединение их указанным образом позволяет осуществить связь между блоками угловых и линейного перемещений и непрерывно измерять параметры пространственного потока.

Введение нелинейных блоков, соединенных соответственно своими входами со входами электромеханических узлов углового перемещения и с выходами дифференциальных манометров позволяетпередать на сумматор только тогда сигнал, когда пятиканальный зонд займет правильное угловое положение в меридиальной и экваториальной плоскостях, так как каждый нелинейный блок представляет собой электронный блок, выходная характеристика которого имеет вид

ОВЫУ ивычуу ач -KUeik (при /U BX/ /Uore и вы -Опри /UBx/ /Uo-Tc

где Ug - напряжение на входе нелинейного блока,

JOTC напряжение отсечки,

ивыч напряжение на выходе блока К - коэффициент пропорциональ ности, зависящий от параметров электронного блока

Таким образом, выходной сигнал нелинейного блока тем больше, чем меньше сигнал на его входе, а при выходных напряжениях, больших заданного, выходной сигнал равен нулю.

Введение коммутатора позволяет осуществить передачу сигнала на узел линейного перемещения только в том случае, когда на выходе каждого нелинейного блока существует выходной сигнал, превышающий нулевой, т.е. когда пятиканальный зонд ориентирова по углу в пределах допустимой угловой ошибки как в мерродиональной, так и в экваториальной плоскостях.

Наличие сумматора позволяет регулировать скорость линейного перемещения пятиканального зонда с зависимости от суммарной угловой ошибки зог;да, чем достигается повышение точности непрерывного измерения и быстрдействия его работы.

При этом измерения не сопровождаются потерей информации о;направлении потока и давлении, так как пятиканальный зонд во всех точках при линейном перемещении ориентирован по потоку с точностью, определяемой напряжением отсечки нелинейных блоко

Кроме того, введение в устройство указанных блоков и их связей позволяет полностью автоматизировать процесс перемещения пятиканального зонда в пространственном потоке.

На чертеже И1 пнедена схема устройства для измерения параметров пространственного потока.

Устройство содержит пятиканальный зонд 1, дифференциальные манометры 2, 3, электромеханические узлы 4 , 5 угловых перемещений, электромеханический узел б линейного перемещения, манометр 7, нелинейные блоки 8, 9, сумматор 10, коммутатор 11.

Пятиканальный зонд 1 выполнен в виде шарика р пятью приемными каналами, два из которых предназначены для ориентации пятиканального зонда 1 в меридиональной плоскости и подключены к дифференциальному манометру 2,другие два приемные канала предназначены для ориентации пятиканаль;;ого зонда 1 в экваториальной плоскости и подключены к дифференциальному манометру 3, пятым приемником полного давления пяткканальнй зонд 1 подсоединен к манометру 7.

Пятиканальный зонд 1 соединен -с выходами электромеханических узлов 4-6 угловых и линейного перемощений.

Выходы дифманометров 2 и 3 соединены со входами соответствующих им нелинейных блоков 8 и 9 и электромеханических узлов 4 и 5 углового перемещения. Выходы нелинейных блоков 8 и 9, соединены со входами сумматора 10 и коммутатора 11.

Выход сумматора 10 соединен со входом коммутатора 11, выход которого подсоединен ко входу электромеханического узла 6 линейного перемещения.

Узлы 4-6 содержат электродвигатели и усилители мощности к ним, а также механизмы преобразования вращения двигателей в угловые и линейное перемещения пятиканального зонда 1 соответственно (на чертеже не показано).

Нелинейные блоки 8 и 9 представляю электронные блоки, напряжение отсечки иотс которых выбирают таким, чтобы оно соответствовало допустимой угловой погрешности в положении зонда. При таком выборе напряжения отсечки выходной сигнал на нелинейных блоках 8 и 9 равен нулю (если входное больше заданного). Чем меньше сигнал на входе нелинейных блоков, тем больше он должен быть на его выходе.

Устройство работает следующим образом. .

Пятиканальный зонд 1 размещают в исследуемом потоке, параметры которого (давление и направлениеJ необходимо .определить.

Пусть пятиканал1 ный :юнд 1 в исходном положении произвольно ориентирован по потоку. Тогда при включении системы сигнал с дифференциального MfiHcweTpa 2 пост пает на электромеханический узел 4, который приводит пятиканальный зонд 1 во вращение к направлению ориентации по потоку в меридиональной плоскости. Одновре