Устройство для измерения скорости потока газа или жидкости Советский патент 1982 года по МПК G01P5/18 

1

Изобретение относится к измерению параметров движения и может найти применение при измерении величины и направления вектора скорости движущегося объекта относительно среды, а также при аэро- и гипродинамических исследованиях. По основному авт. св. № 655975 известно устройство для измерения скорости потока газа или жидкости, которое содержит источник меток, два приемника, один из которых кольцевой, а другой имеет форму сптфали Архимеда и измерительную схему.

Для получения сигнала по скорости и направлению потока в этом устройстве производится измерение двух временных интервалов, соогветсгвуюших времени прохожцения меткой по кольцевого приемника и ао приемника в виде спирали Архимеда.

Для определения направления вектора скорости вычисляется отношение временных интервалов. При этом формирование меток производится с постоянной частотой 1 .

Однако данное устройство не позволяет определить непосредственно направление потока относительно задшсной оси.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет непоородственного определения угла направлю ния скорости потока относительно заданной оси.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве измерительная

10 схема выполнена в виде измерителя разности фаз, входы которого через усилители связаны с приемниками, при этом кольцевой приемник соединен с генгратором импульсов источника меток.

IS

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 меток, выполненный в виде разрядника, раэмешенного заподлицо с обшивкой подвижного объекта и подключенного к генератору 2 высоковольтных импульсов, приемные электроды 3 и 4, имеюшие соответственно форму кольца и спирали Архи- меда к попключениые через усилители 5 и О ко ахопам измерителя 7 фазы. Причем выход кольцевого приемника через усилитель 5 связан с генератором 2 высоковольтных импульсов. Устройство работает следующим образом. В процессе измерения генератор 2 формирует импульс, который подается на разрядник 1, последний за счет искрового пробоя созидает метку в виде облачка заряженных ионов, которая движется сов местно с контролируемым потоком. Пролетая над кольцевым электродом 3 метка наводит импульсный сигнал, который усиливается усилителем 5 и вновь запускает генератор 2, вызывая формирование следующей метки. Таким образом, система, включающая в себя элементы устройства 2, 1, 3 и 5, образует автогенератор, частота генерации f которого зависит от величины скорости потока и определяется выражением --VR-l где Y - модуль вектора скорости; R- радиус кольцевого приемника. Частота f используется для формирования выходного сигнала V по каналу измерения скорости. При этом выходная характеристика получается линейной. Мгновенную пространственную фазу, определяющую мгновенное пространствен ное положение метки относительно кольцевого электрода 3, можно представить как , где Е - текушее расстояние между меткой и разрядником. Поскольку в данном случае генерация новой метки происходит при 6 R то фазош 1Й угол периодического сигнала, р гистрируемого кольцевым электродом, будет равен 2 IT . Очевидно этот периодический сигнал можно считать опорным с нулевой фазой, так как его фаза не зависит от измеряемых параметров. Фаза сигнала, регистрируемого спира левидным приемником 4 определяется .lfCpR где Kdl - радиус-вектор спирали Архимеда; К - коэффициент определяющи крутизну спирали; еС - угол отклонения вектора скорости потока относительно заданной оси. Разность фаз между двумя сигналами ожно представить в виде лб-в -ву-2 рг1г11;, ткуда угол отклонения вектора скорости пределится как оСд.:(д0Яц.ХП:(1)/27СК, Из этого соотношения видно, что измеряемый угол прямопропорционален веичине разности фаз регистрируемых сигалов. Очевидно, что приемники можно расоложить таким образом, чтобы знак фа-, ового угла соответствовал знаку измеяемого угла. Это достигается в том лучае, когда приемники расположены так, что имеют точку пересечения через которую проходит базовая ось измерения. При этом выполняются условия |)-R f . С целью усреднения разности фаз сигналов и получения вызюдного сигнала в цифровом коде целесообразно использовать цифровые фазометры среднего значения. Формула изобретения Устройство для измерения скорости потока газа или жидкости по авт. св. № 655975, отличающееся тем, что, с цепью расширения функциональных возможностей за счет непосредственного определения угла направления скорости потока относительно заданной оси, измерительная схема выполнена в виде измерителя разности фаз, входы которого через усилители связаны с приемниками, при этом кольцевой приемник соединен с генератором импульсов источника меток. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 655975, кл. GOl Р 5/18, 1977 (прототип).