Устройство для измерения вихревого компонента скорости потока Советский патент 1982 года по МПК G01P5/24 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИХРЕВОГО, . КОМПОНЕНТА СКОРОСТИ ПОТОКА

Изобретение относится к измерительной технике в гидродинамике, а именно к измерителям компонентов вихря. По основному авт. св. N 822038 известно устройство для измерения вихревого компонента скорости потока, ко торое содержит три отражателя, образу ющие вершины многоугольника, акустические преобразователи, коммутатор, два усилителя мощности, импульсный генератор, два приемных усилителя, два амплитудных детектора, два нормализатора уровня, блок задержки, два преобразователя напряжение - ток, формирователь, одиовибратор, первый электронный ключ, интегрирующий конденсатор, второй электронный ключ, первый и второй триггеры, нуль орган, блок управления и блок квантования и кодирования временного интервала l. Недостатком известного устройства является низкая точность измерения из-за разомкнутости акустического кон тура, выполненного в виде многоугольника, и появления погрешности измерения Л С , обусловленной различными скоростями потока на участках между акустическими преобразователями и ближайшей вершиной,многоугольника. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено звукопроводом, выполненным в виде усеченной пирамиды, на противоположных боковых гранях которой установлены акустические преобразователи, причем углы наклона боковых граней к основанию пирамиды не равны между собой. На чертеже предоставлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство для измерения вихревого компонента скорости потока содержит отражатели 1 , образующие вершинь многоугольника, акустические преобразователи 2 и 3 коммутатор k, подключенный к акустическим преобразователям, два усилителя 5-и 6 мощности,импульсный генератор 7i подключенный через усилители мощности и коммутатор к акустическим преобразователям, два усилителя 8 и 9 принятых сигнало входы которых подключены через комму татор к акустическим преобразователям, а выходы через амплитудные детекторы 10 и 11 подключены к входам первого и второго нормализаторов 12 и 13 уровня сигнала, блок задержки 1, первый 15 и второй 16 npieoRpaso ватели напряжение - ток, формиройатель 17, одновибратор 18, первый электронный ключ 19, интегрирующий конденсатор 20, второй электронный ключ 21, первый 22 и второй 23 триггеру, нуль орган 2, блок 25 управления, блок ,26-квантования и кодирования временного интервала и звукопровод 27-. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии четырехканальный коммутатор закрыт, а вторб триггер 23 удерживает открытым второ электронный ключ 21, вследствие чего конденсатор 20 разряжается до нулевого уровня. До начала измерения пер вый, триггер 22 находится в нулевом состоянии, при этом его выходные сиг Hanbt открывают первый электронный ключ 19 и устанавливают коэффициент преобразования первого 15 и второго 1б преобразователей равными между собой. Импульсом запуска блока 25 управления открываются первые два канала коммутатора , запускается импульсный генератор 7, второй триггер 23 устанавливается в единичное состояни и второй электронный ключ 21 закрыва ется. Импульсный генератор 7 формирует импульс заданной длительности и частоты, который через усилители 5 и 6 мощности и первые два канала коммутатора l подаются на акустические преобразователи 2 и 3. Акустические преобразователи 2 и излучают два акустических сигнала. Излученйые колебания преломляются в звукопроводе 27 Чтобы исключить отражение от основания звукопровода 27 выполненного в виде усеченной пи рамиды, акустические преобразователи 2 и 3 устанавливаются на противополо ных .боковых гранях и расположены под различными углами к большему основанию, которое проходит через одну из 64 вершин многоуольника. Сигналы, проедшие звукопровод 27, проходят последовательно все стороны многоугольика в противоположных направлениях и возвращаются к звукопроводу 27, отразившись от отражателей 1, распооженных в остальных вершинах. После окончания сигнала излучения устройство 25 управления открывает другие каналы коммутатора Ц, Отраженные сигналы преломляются в звукопроводе 27 и подаются через открытые каналы коммутатора k на приемные усилители 8 и 9, а затем на амплитудные детекторы 10 и 11 и нормализаторы 12 и 13 уровня, на выходах которого сигналы соответственно равны Uxf(t) и UjCt). Нормализованный сигнал ) подается на блок задержки k, затем U(t) и U(t - t), где t - время задержки, подаются на преобразователи 15 и 16 напряжение - ток, суммарный ток с выхода которых ls I,, (t) + l2.(t - -tj ,,(t) + K2U2.(t - to.) заряжает конденсатор 20 до напряжения U.j, , и К; коэффициенты передачи преобразователей 15 и 16 . Сигнал с выхода первого нормализатора 12 уровня поступает на формирователь 17 и когда входное напряжение достигает наперед заданного уровня на выходе формирователя возникает рабочий перепад напряжения, котбрый подается на одновибратор 18. Через некоторый промежуток времени, который определяется моментом равенства нормируемых напряжений, на выходе одновибратора 18 появляется перепад напряжения, который опрокидывает первый триггер 22. Сигнал с нулевого выхода первого триггера 22 закрывает первый электронный ключ 19, а сигнал с единичного выхода подается на вход блока квантования и кодирования временного интервала, опровидывает второй триггер 23 и устанавливает коэффициент преобразования преобразователя равным К . Сигнал с нулевого выхода второго триггера 23 открывает второй электронный ключ 21. Так как в этот момент к интегрирующему конденсатору 20 подключен источник тока {.(t), то напряжение на конденсаторе 20 начинает убывать, а при достижении им нулевого значения срабатывает нуль орган 24, который опрокидывает гпёрвый триггер 22. Сигнал с нулевого выхода первого триггера 22 открывает ключ 19 а сигнал с выхода триггера 22 опрокидывает триггер 23 и устанавливает равными коэффициент преобразования преобразователей 15 и 16. На выходе блока 26 квантовани и кодирования появляется результат измерения - длительность временного интервала. При отсутствии помех среднее зна чение вихревого компонента скорости потока определяется следующей зависимостью:rot ТТ K;KM-Tutu(t) - Ug(t U(t) где К - коэффициент пропорциональности. Влияние помех сводится к появлению абсолютной погрешности Л rot, которая уменьшается с увеличением времени интегрирования. Положительный эффект предлагаемо устройства заключается не только в повышении помехозащищенности, но и в значительном повышении точности измерений за счет исключения погрешности от разомкнутости акустического контура. Формула изобретения Устройство для измерения вихревого компонента скорости потока по авт. .св. W 822038) отличающееся тем, что, с целью повьшюния точности измерения, оно снабжено зеукопроводом, выполненным в виде усеченной пирамиды, на противоположных боковых гранях которой установлены акустические преобразователи, причем углы наклона боковых граней к основа-. нию пирамиды не равны между собой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 822038, кл. G 01 Р 5/00, 1979.