Двухкомпонентный фотоэлектрическийизМЕРиТЕль СКОРОСТи BETPA Советский патент 1981 года по МПК G01P5/06 

(54) ДВУХКОМПОНЁНТНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СДСОРОСТИ ВЕТРА

t

Изобретение относится к измерительной технике и может, быть исполь-, зовано в метеорологии для из мерения вектора ско ос1И ветра,

Известен измеритель скорости ветра, содержащий ветроприемник в виде лопастного винтаи флюгарки, пересчетныё схемы, блоки осреднения и регистратор, пересчетные схемы и блоки осреднения которого выполнены в виде дйух дисков, кинематически связанных G лопастным винтом вдоль диаметров KOTOpbfx установлены оси, на которые насажены два дополнительных диска, кинематически связанных с флюгаркой и посредством двух мехгшических дифференциалов с первыми дискси 1И, при этом выходные оси дифференциалов при помощи контактных устройств соединены с регистратором, содержащим храповые механизмы и cy Iмиpyкlщиe реверсивные устройства fl.

Недостаток данного измерителя низкая точность измерений, обусловленная наличием большого количества кинематических связей.

Известен также фотоэлектрический измеритель скорости ветра. Этот прибор содержит два диска, установленных в корпусе прибора на подшипниках качения, вращаемых ветром, на котоЕ«ых нанесены светлые и темные полосы. Один из дисков предназначен для измерения скорости, а второй для измерения направления ветра. Электронная схема прибора содержит источники света (светоизлучающие диоды) и фотоприемники, соединенные с регистратором Г2.

10

Недостатком этого прибора является большая погрешность определения направления ветра и зависимость ее от равномерности скорости вращения диска.

15

Цель изобретения - повышение точности измерения направления ветра.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель введены две ортого-

20 нальные светонепроницаемые пласт ны, разнесенные по высоте и расположенные между диском и фотоприемниками, и две кинематически связанные шестерни с передаточным числом, равным

25 1:4. При этом одна шестерня закреплена на оси вращения флюгарки, а вторая жестко соединена со светонепроницаемыми пластинами.

На чертеже представлен предлагаемый измеритель, вид сбоку (разрез).

30

Двухкомпонентный измеритель скорости ветра содержит источник 1 све. та, расположенный вне корпуса флюгарки 2, осью вращения которого является полая труба 3,iрасположенная над источником света,.на которой закреплены два цилиндрических фотоприемни,ка 4 и 5, шестерня 6 и отражатель 7, установленный над источником света. Фотоприемники 4 и 5 представляют собой полоски фоточувствительного материала, имеющие небольшой зазор в местах соединения с ними линий связи с регистратором. Такая конструкция их обеспечивает возможность формирования электрических импульсов при любом положении флюгарки.С шестерней 6 кинематически связаны (передаточное число равно 1:4) две взаимно перпендикулярные пластины 8, соединенные с шестерней 9, разнесенные по высоте и жестко скрепленные со свободно посаженной на.оси вращения, скрепленной с корпусом флюгарки 2 шестерней 9, входящей в зацепление с неподвижной шестерней б, установленной на полой трубе 3.. При полном повороте флюгарки (на ) шестерня 9 разворачивается только на 90, что обеспечивает формирование однополярных импульсов, т.е. формируются импульсы, пропорциональные Vsiny и Vcos , где V .скорость потока, оС - курсовой угол ветра-. Ширина пластин 8 меньше ширины отражателя 7, что обеспечивает формирование световых импульсов при любом положении флюгарки (и,следовательно, пластин 8). Отражатель 7 . установлен асимметрично, так, что один его край совпадает с диаметральной плоскостью (и с плоскостью, в которой установлена ось шестерни 9), На одном уровне с пластинами 8 и отражателем 7 установлен отражатель 10, кинематически связанный с лопастным винтом 11 через диск 12,

Электрические импульсы, формируемые фотоприемнйками 4 и 5, поступают по линиям связи в регистратор (на чертеже не показан).

Измеритель ветра работает следующим образом.

Светбвой поток от источника 1 света через полую трубу 3 и отражатели 7 и 10 направляется на фотоприт емники.4 и 5. Период затемнения, зависящий от угла разворота флюгарку (и положения пластин 8), характериз ует-величину составляющих век-тора скорости ветра на ортогональные оси, одна из которых совпадает с диаметгральной плоскостью корабля. Количество импульсов, формируемых с помощью о.тражателя 1о, характеризует скорость потока. .

Суммируют величины составляющих за некоторый период времени, напригмер с помощью синхронного двигателя, вращающего барабан,с которым в моменты затемнения фрикционно связываются с помощью электромагнитов одни диски,: а в моменты формирования световых импульсов - другие диски,Лоскольку отражателей 10 можно иметь несколько, промежутки ними целесообразно изготовлять равными ширине отражателей 10, что упрощает последующие расчеты. Интервалы времени, формируемые в моменты постуления светового потока на фотоприемники, пропорциональны V - Vcos и V - Vsin ,а промежутки времени между моментами формирования этих импульсов пропорциональны V ч- Vcos - и V + Vsin, Суммируя эти интервал времени путем подключения соответствующих дисков к барабану, приводимому в движение барабаном, связанным с синхронным двигателем, осредняют их за некоторый промежуток времени. Посредством механических дифференциалов или иным аналогичным путем осуществляют вычисления вели ин пропорциональных УС(15 HYSinri

Jj- v-Vcosf ).2Voosi

((V-Vsinf )lVsin.

и аналогично

Имея величины Vsin и VcxJSj, определяют , по которому определяется и, следовательно, можно вычислить угол d.

Устройство за счет исключения разворота флюгарки при изменении направления ветра позволяет существенно повысить точность измерения.

Формула изобретения

Двухкомпонентный фотоэлектрическ измеритель скорости ветра, содержащий ветроприемник,выполненный в вид лопастного винта и флюгарки, пересчетную схему в виде диска со светлыми и темными полосами, кинематически связанного с лопастным винтом и фотопреобразователь скорости вращения, выполненный в виде оптически связанных с диском источника света и двух фотоприемников, подключенных к регистратору импульсов, отличающийся тем, что, с .целью повышения точности измерения направления ветра, в него введены две ортогональные светонепроницаемые пластины, разнесенные по высоте и расположенные между диском и фотоприемником, и две кинематически связанные шестерни, при этом первая шестерня закреплена на оси вращения флюгарки, а вторая жестко соединена со светонепроницаемыми пластинами.

2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что передаточное число кинематически связанных первой и второй шестерен равно 1:4.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Ax

1. Авторское свидетельство СССР 622011, кл. G 01 Р 5/10, 1978. . 2. Meter Electron Today fut1978, 8, 11, p. 66-70 (прототип).

1