Устройство для измерения направления ветра Советский патент 1981 года по МПК G01P13/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к метеорологическим измерениям и может быть использовано для измерения направления ветра на наземных и морских метеорологических станциях.

Известно устройство для измерения направления ветра, содержащее источник и приемник излучения, помещенную между ними крыльчатку с пилообразными окнами, расположенными по окружности на пути светового потока, дифференциальное и разделительное устройство 1.

Однако определение направления ветра по интенсивности светового потока делает показания устройства зависимыми от источника света, а преобразование светового потока в пилообразную форму, а затем дифференцирование сигнала, поступающего с приемника, в ряд электрических импульсов отрицательной и положительной полярности, дополнительно снижают точность и надежность определения направления ветра.

Указанные недостатки частично исключены в устройствах, содержащих фотоприемники, регистрирующие световой поток до

ВЕТРА

и после диска, которые соединены по мостовой схеме.

Известно также устройство для измерения направления ветра, содержащее флюгарку, фигурный диск, закрепленный на одной оси с флюгаркой, источник и приемники света, закрепленные в корпусе неподвижно, причем приемники света установлены как до, так и после диска и включены по мостовой схеме, исключающей зависимость показаний устройства от источника света 2.

Однако в этом устройстве в основу по10ложен также косвенный метод определения направления ветра по интенсивности светового потока, попавщего на приемник, поэтому измерения остаются невысокими.

Цель изобретения - повыщение точноISсти определения направления ветра.

Указанная цель достигается тем, что вместо косвенного способа регистрации положения флюгарки по измерению интенсивности излучения, попавщего на приемник, применен прямой способ регистрации направле20ния светового луча,, связанного с флюгаркой, для чего ось флюгарки закреплена над источником излучения и выполнена в виде полого цилиндра с окном на боковой стенке, на уровне которого размещен приемник, выполненный из множества изолированных друг от друга и имеющих отдельные выходы чувствительных к излучению элементов, расположенных по окружности вокруг оси вращения флюгарки, при этом ось флюгарки снабжена отражателем, установленным внутри цилиндра против окна в его стенке под углом 45° к его образующей. Кроме того, для возможности одновременного измерения устройством скорости ветра в нем оперение флюгарки может быть выполнено с прорезью и снабжено размещенной в ней турбинкой, ось вращения которой перпендикулярна плоскости оперения, а одна из лопастей расположена между окном цилиндра и приемником. Благодаря этому, луч света от неподвижного источника поступает на отражатель, жестко связанный с флюгаркой, и, отражаясь от него, .попадает на приемник. Изменение интенсивности источника света не влияет на точность измерения. Устройство исключает также необходимость для компенсации влияния нестабильности источника излучения дважды измерять интенсивность излучения. На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид в разрезе. Устройство содержит флюгарку 1, оперение 2, установленное по радиусу в верхней части флюгарки 1, балансировочный груз 3, ось 4, выполненную в виде пустотелого цилиндра, внутри которого жестко, под углом к оси вращения флюгарки 1, закреплен отражатель 5, против которого в стенке цилиндрической пустотелой оси 4 имеется отверстие 6, корпус 7, на котором неподвижно укреплены источник 8 света, размещенный по оси 4 флюгарки 1, приемники 9, расположенные по окружности, гнездо 10 для подшипников оси флюгарки. Выходы приемников 9 электрически соединены с матричным дещифратором (на чертеже не показан), который, в свою очередь, соединен с показывающим и регистрирующим прибором (на чертеже не показаны). Устройство работает следующим образом. Ветер, воздействуя через оперение 2 на флюгарку 1, поворачивает ее. Вместе с флюгаркой 1 поворачивается и отражатель 5, направляя отраженный от него луч света через отверстие 6 в цилиндрической пустотелой оси 4 флюгарки 1. Электрический сигнал с приемников поступает на матричный, дещифратор, затем на показывающий и регистрирующий прибор, на котором можно прочесть значение направления ветра. Устройство может быть использовано для одновременного измерения как направления, так и скорости ветра. При этом для измерения скорости ветра используется тот же луч, для чего в оперении 2 флюгарки 1 делается продольная вертикальная прорезь, в которую вставляется турбинка 11, приводимая во вращение силой ветра, лопасти которой пересекая луч излучения от отражателя 5, дают на выходе приемника электрические импульсы, частота которых прямо пропорциональна скорости ветра. Применение легкой турбинки, служащей только для прерывания светового луча, позволяет повысить чувствительность приемника скорости ветра и снизить нижний диапазон надежного измерения скорости, а установка турбинки в разрезе оперения флюгарки предохраняет ее от механических повреждений. Для уменьщения колебаний флюгарки 1 вокруг оси вращения и более быстрого установления флюгарки по направлению ветра устройство может быть снабжено воздущным и магнито-индукционным демпферами. Воздушный демпфер может быть выполнен в виде симметрично расположенных относительно оси вращения флюгарки 1 пластинок 12, неподвижно соединенных с флюгаркой и служащих одновременно флюгарке ребрами жесткости. Магнито-индукционный демпфер содержит металлическое, например из медной фольги, кольцо 13, жестко укрепленное по окружности флюгарки 1, и постоянный магнит 14, жестко укрепленный на корпусе 7 и охватывающий своими полюсами кольцо 13. Введение воздущного и магнито-индукционного демпфирования флюгарки позволяет дополнительно повысить точность измерения направления ветра. Флюгарка 1 и корпус 7 устройства могут быть изготовлены как из металла, так и, например, из стеклопластика, пластмассы и т. д., а в качестве приемников может быть использовано оптоэлектронное устройство. Формула изобретения Устройство для измерения направления ветра, содержащее флюгарку с оперением, ось вращения которой щарнирно укреплена в корпусе, а также неподвижно установленные в нем источник и приемник излучения, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, ось флюгарки закреплена над источником излучения и выполнена в виде полого цилиндра с окном на боковой стенке, на уровне которого размещен приемник, состоящий, по меньщей мере из двух изолированных друг от друга чувствительных элементов, расположенных по окружности с центром на оси вращения флюгарки, при этом ось флюгарки снабжена отражателем,, установленным внутри цилиндра против окна в его стенке под углом 45° к его образующей.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью одновременного измерення скорости ветра, оперение флюгарки выполнено с прорезью и снабжено размещенной в ней турбинкой, ось вращения которой перпендикулярна плоскости оперения, а одна из лопастей расположена между окном цилиндра и приемником.

iИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 455281, кл. G 01 Р 5/06, 1973.

№

2.Патент Франции № 2172485, G 01 Р 13/00, 1972 (прототип).

кл.

i