Устройство измерения средней скорости движения воздуха Советский патент 1982 года по МПК G01P5/06 E21F7/00 

I

Изобретение относится к измеоительной технике, а именно к приборам измерения скорости движения воздуха в горных выработках.

Известен индукционный анемометр, содержащий тахометрический датчик скорости,воздуха, формирователь прямоугольных импульсов, преобразователь частотного сигнала в аналоговый и показывающий прибор 1.

Анемометр предназначен для измерения мгновеннойскорости воздуха в одной точке сечения горной выработки . Для получения усредненного во времени и по сечению выработки значения скорости воздуха таким прибором необходимо произвести ряд замеров мгновенной скорости воздуха в различных точках сечения выработки, а также по контрольному анемометру учесть колебания скорости воздуха во времени , что требует дополнительных вычислений и дает невысокую точность измерения.

Известно устройство контроля работы дегазационных скважин, содержа щее датчик скорости воздуха, генератор импульсов стабильной частоты, формирователь тактовых импульсов, выход которого подключен к Т-входу триггера, выход которого соединен с первым входом ключа и с входами

10 двух одновибраторов, инверсный выход первого одновибратора подключен к С-входу триггера, выход второго одновибратора соединен с R-BXOдом, а выход к/юча с Т-входом двоfSично-десятичного счетчика блока индикации, в котором выходы двоичнодесятичного счетчика через дешифратор подключены к входам цифровых индикаторов 2.

20

Недостатком устройства является малый интервал времени (около десятой доли секунды), в течение которого производится замер усредненной скорости потока газа, г.е. устройство позволяет проводить замер только мгцовенной скорости движения газа в данной точке и не позволяет измерить среднюю скорость воздуха в выработках больших сечений . Цель изобретения - измерение среднего значения скорости движения воздуха за любой заданный интервал времени усреднения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены две, цепочки последовательно соединенных делителей частоты и два переключателя, причем выход датчика движения воздуха соединен с входом пер вого делителя частоты первой цепочк выходы всех делителей частоты первой цепочки через первый переключатель подключены к второму входу ключа, а выход генератора импульсов стабил ной частоты соединен с входом перво го делителя частоты второй цепочки, выходы всех делителей частоты второй цепочки через второй переключатель подключен к входу формирователя так товых импульсов. На чертеже приведена функциональная схема прибора. Прибор содержит датчик 1 скорости движения воздуха, подключенный ко входу цепочки 2 последовательно соединенных делителей частоты с постоян ными коэффициентами деления. Kj , К.2 Kf,. Генератор 3 импульсов стабильной частоты подключен ко входу цепочки k последовательно соединенных делителей частоты, с теми же коэффициентами деления К( , К2,...Кг) Выходы делителей частоты, входящих в цепочки 2 и , подключены к клеммам переключателей 5 и 6. Скользящие контакты переключателей 5 и 6 подключены соответственно к первому входу ключа7 и ко входу формирователя 8 тактовых импульсов. Блок 9 индикации содержит подключенные посл довательно двоично-десятичный счетчик 10, дешифратор 11 и цифровые индикаторы 12. Триггер 13 подключен по Т-входу к выходу формирователя 8 тактовых импульсов, а по выходу - к входам одновибраторов Н и 15 и второму входу ключа 7, причем выход одновибратора k подключен к С-входу триггера 13, а выход одновибратора 15 к R-входу двоично-десятично 9 . 4 го счетчика 10. Выход ключа 7 соединен с Т-входом двоично-десятимгюго счетчика 10. Устройство работает следующим образом. Пусть скользящий контакт переключателей 5 и 6 находится в первом положении. При 3tOM импульсы с частотой от генератора 3 стабильной частоты поступают на вход формирователя 8 тактовых импульсов, а импульсы с частотой f (t) от датчика 1 скорости воздуха, представляющего собой крыльчатый анемометр, поступают на первый вход ключа 7. В начале цикла измерения триггер 13 находится в нулевом состоянии и сигнал О, поданный с его выхода на второй вход ключа 7, запрещает проход импульсов от датчика 1 скорости воздуха на счетный вход двоично-десятичного счетчика 10. Формирователь 8 тактовых импульсов представляет собой делитель частоты с постоянным коэффициентом К и на его выходе формируются импульсы с периодом следованияПервый тактовый импульс, пришедший на Т-вход триггера 13, переводит его в единичное состояние. При этом одновибратор 15 формирует кратковременный импульс, который поступает на R-вход счетчика 10, производя его сброс. Сигнал 1 с выхода триггера 13 поступает на второй вход ключа 7 и импульсы от датчика 1 скорости воздуха с частотой (t) проходят через ключ 7 на Т-вход счетчика 10. Отсчет импульсов производится до тех пор, пока триггер 13 находится в единичном состоянии. Второй тактовый импульс с выхода формирователя 8, пришедший на Т-вход триггера 3, переводит его в нулевое состояние, заканчивается отсчет счетчика 10 и в нем оказывается зафиксированным число К V / f (t)dt / (t)dt Лr Коэффициент деления К формирователя 8 тактовых импульсов выбирается таким-, чтобы подсчитанное за время Т число импульсов V от датчи5ка 1 скорости воздуха численно соот ветствовало скорости воздуха. Двоично-десятичный код этого числа с выходов счетчика 10 поступа ет на дешифратор 11 и число высвечи вается цифровыми индикаторами 12. По заднему фронту импульса на вы ходе триггера 13 срабатывает однови ратор 14 и с его инверсного выхода сигнал О поступает на С-вход триг гера 13, запрещая прием информации по Т-входу. Длительностью импульса, выдаваемого одновибратором 14, опре деляется время, в течение которого индицируется число, записанное в счетчике 10. По окончании импульса с выхода одновибратора 14 снимается запрет приема информации триггером 13 по Т-входу и с приходом следующего импульса с выхода формирователя 8 тактовых импульсов цикл работы прибора повторяется. Полученное таким образом значени скорости воздуха является среднеинтегральным за промежуток времени Т, который достаточно мал (около десятой доли секунды), и его можно счи тать приблизительно равным значению мгновенной скорости воздуха в этой точке. При необходимости увеличения интервала времени, в течение которого измеряется среднее значение скорост движения воздуха, переключатели 5 и 6 устанавливаются в положение, когда их скользящие контакты подключены к выходам i-x делителей частоты. В этом случае на вход формирователя 8 тактовых импульсов поступают импульсы с частотой и период следования импульсов на его выходе равен : К,-Кг- к .T-Kt-K - i т- к ТТаким образом, период времени измерения увеличивается в KiK раз. На Т-вход счетчика 10 поступают импульсы с частотой f, (t) KI K2 9 За интервал времени измерения в счетчике 10 фиксируется число I fr-KrHi-K,) iviv / Сравнивая последнее выражение с (1), находим, что если f(t)const, полученные значения V и Vi равны между собой. Если же f(t)Var, то Vi представляет собой усредненное значение скорости воздуха за интервал времени Т-К| Кг ...К;, т.е. в K)K2...Kj раз больший, чем в первом режиме. В зависимости от периода пульсаций Скорости воздушного потока и от сечения выработки, в которой производится . замер скорости воздуха, перемещением скользящих контактов переключателей 5 и 7 выбирается необходимый интервал времени усреднения, например 1 с, 10 с, 20 с, 100 с и т.д. Работа всех остальных узлов схемы.в этих режимах аналогична описанному ранее. Формула изобретения Устройство измерения средней скорости движения воздуха, содержащее датчик скорости воздуха, генератор импульсов стабильной частоты, формирователь тактовых импульсов, выход которого подключен к Т-входу триггера , выход которого соединен с первым входом ключа и с входами двух одновибраторов , инверсный выход первого одновибратора подключен к, С-входу триггера, выход второго одновибратора соединен с R-входом, а выход ключа с Т-входом двоичнодесятичного счетчика блока индикации, в котором выходы двоично-десятичного счетчика через дешифратор подключены к входам цифровых индикаторов, отличающееся тем, что, с целью измерения среднего значения скорости движения воздуха за любой заданный интервал времени усреднения, в устройство введены две цепочки последовательно соединенных делителей частоты и два переключателя, причем выход датчика движения воздуха соединен с входом первого делителя частоты первой цепочки, выходы всех делителей частоты первой цепочки через первый переключатель подключены к второму входу ключа, а выход генератора импульсов стабильной частоты соединен с вхрдом первого делителя частоты второй цепочки, выходы всех делителей частоты второй цепочки через второй переключатель подключены к входу формирователя тактовых им1ульсов. S to 9 Источники информации. принятые во внимание при экспертизе J. Абрамов Ф.А. и др. Лабораторный практикум по рудничной вентиляции. М., 1966, с. 98-100. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2693112/22-03, кл. G 01 Р 5/06, Е 21 F 7/00, 1979 (прототип).

,„„/

J