(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при измерении скорости потока газа или жидкости, в частности, в метеорологии. Известнь метеорологические ветроизмерительные приборы, которые измеряют горизонтальную составляющую пряного вектора потока воздуха с помощью измерительных преобразователей в виде чашечной, или ориентированной по потоку пропеллерной вентушки и направление потока - с помощью измерительного пре образователя в виде флюгерного устройства. Составляющие ёектора ветра по горизонтальным ортогональным направлениям определяются путем умножения сигна ла преобразователя скорости соответствен.но на синус или косинус угла измеренного преобразователем направления ij . Недостаток этого устройства заключа- ется в том, что отсутствует возможность контролировать исправность измерительных преобразователей в процессе измерений. Наиболее близким к изобретеншо по технической сущности является устройство для измерения скорости потока газа или жидкости, служащее для определения трех ортогональных составляющих вектора скорости потока газа или } идкости (вертикального и двух горизонтальных), содержащее три размещенных под углом 120 измерительных преобразователя пропеллерного типа, подключенных через умножители к входам двух cyiviMaTopoB, соединенных с датчиком времени (jz . Недостатком известного устройства является невозможность контролировать в процессе измерения исправность совокупности измерительных преобразователей. Цель изобретения - контроль исправности совокупности преобразователей в процессе измерения горизонтальных ортогональных составляющих вектора скорорти потока.. Указанная цель достигается тем, что в в устройстве оси преобразователей разме395щегш торвзонтапьно, причем устройство снабжено алгебраическим сумматором, сум матором модулей и устройством деления, при этом 1эыходь1 преобразователей и датчики времени дополнительно подключены к входам алгебраического сумматора и сумматора модулей, выходы которых соединены с входами устройства деления. На чертеже представлена схема устрой ства, Устройство нпя измерения скорости потока газа или жидкости содержит три одинаковых измерительных преобразова теля 1 3 пропеллерного типа, оси которых расположены горизонтально, а их проекции на горнэонтальную плоскость разделены углами 12О . . В целях устранения .вэаим№1х помех при обтекании измерительных преобразователей, оси их целесообраз1ю располагать в разных горизонтальнь х плоскостях. Выходы измерительных преобразователей сое динены с входами умножителей 4-6, которые осутцествяяют умножение сигнало измерительных преобразователей на весовые коэ(}фи1шенты ос , oi . матр ць преобразования, умножителей 7-9, которые осуществляют умножение сигналов измерительных преобразователей на весовые коэффициенты , 2 MSi рицы преобразования. Выходы умножителей подключень ко входам сумматоров 10 И 11.. Выходы устройств присоединены к входам алгебраического сумматора 12, а выходы устройств 7 - 9 к входам сумматора 13 модулей. Выходы суммирующих устройств 12 и 13 присоединены ко входам устройства 14 деления. Кроме того, к входам суммирующих устройств 10-13 присоединены выходы датчика 15 времени. Устройство работает следующим образом. При воздействии потока газа или жидкости определенной скорости и направлени измерителькые преобразователи 1-3 вы рабатывают электрические сигналы А, В и С, величина которых определяется усло вием положения преобразователя относительно .ваправлешет потока и скоростью потока. . . Проходя через устройства 4-6, величины сигналов преобразователей А, В и С мнoжaIOтcя на весовые коэффициенты d , , , , а проходя через устрой ства 7 - 9 - на. весовые коэффициенты Р . , 0г Дяя предлагаемого 14 устройства значения весовых коэффициентов соответственно равны OilH/-fr5 Ой. -( fi,M/3 j Зг /3; .р,-2/3. Выходные сигналы устройств 4-6 и 7 - 9 поступают соответственно на входы устройств 1О и 11, которые управляются сигналами датчика 15 времени. В устройствах 1О и.11 сигналы сумми руются за заданный период осреднения. Выходные сигналы сумматоров 10 и 11 определяют среднее значение ортогональных составляющих вектора скорости потока Vy и Vy . Сигналы измерительных преобразователей 1-3 поступают на сумматоры 12 и 13, которые также управляются сигналами датчика 15 времени. В устройстве 12 производится алгебраическое суммирование сигналов А, В, С, а в устройстве 13 - суммипование модулей сигналов |Al, |В1, JCI за заданный период осреднения. Полученные в результате суммирования выходные сигналы устройств 12 и 13 поступают на устройство 14 деления, которое осуществляет операцию. А4-В4-С IAUIBIMCI где К - выходной сигнал устройства 14 деления, величина которого определяет меру исправности комплекса измерительных преобразователей 1-3. Если бы соблюдались условия полной идентичности применяемых измерительных преобразователей, соответствия их угловых характеристик (т. е. зависимостей выходных сигналов от угла поворота оси вертушки относительно направления потока) идеальной косинусоиде, а также обеспечивалась однородность потока, смывающего преобразователи, то при горизонтальном расположении осей под углами 120 друг к другу, сумма выходных сигналов изЛ1ерительных преобразователей всегда равнялось бы О независимо от направления горизонтального потока. Так, действительные угловые характеристики известных измерительных преобразователей пропеллерного типа несколь ко отличаются от идеальной косинусоиды. Кроме того, на практике могут иметь место некоторые различия в конфигурации, чувствительности и трений в опорах у применяемых преобразователей, обусловленные ошибками при изготовлении и возВ связи с этим, а также учитывая налв чие микротурбулентности реапьных потоко сумма выходных сигналов преобразователей (А4-В+С) практически не будет равна нулю. Однако у исправных приборов эта . сумма будет иметь относительно малую величину.. Для того, чтобы пронормировать выходной сигнал устройства, т. е. сделать его величину практически независимой от значений скорости и направления ветра, знаменатель выражетия К выбран равным сумме модулей |А| + |В1 ч- |С1 сигналов преобразователей. Значение этой суммы находится в пределах 1,73 - 2,OOY- в зависимости от угла напра ления потока относительно преобразователей, где V - значение выходного сигнала преобразователя при ориентировании его оси вдоль потока, соответствующее в личине скорости потека. Таким образом, у неповрежденных приб ров, работающих в условиях реальных потоков, выходной сигнал К будет иметь сравнительно малую величину (не превышающую порогового значения 0,1-0,2 (10-20. Если у какого-либо из преобравателей, входящих в состав предлагаемого устройства, произойдет повреждение, например возникает повышенное грение в опорах, будет нарушена конфигурация или угловое положение вертушки, то значение К резко увеличится, что будет свидетельствовать о неисправности измерительных преобразователей. равности измерительных преобразователей ; в процессе измерения составляющих вектора скорости. Формула изобретЕ ния Устройство . для измерения скорости потока газа или жидкости, содержащее три размещенных под утлом 120 преоб- разователя пропеллерного типа, подключенные через умножители к входам двух сумматоров, соединенных с датчиком времени, отличающееся тем, что, с целью контроля исправности совокупности преобразователей в процессе измерения горизонтальных составляющих вектора скорости, оси преобразователей размещены горизонтально, причем устройство снабжено алгебраическим сумматором, сумматором модулей и устройством деления, при этом выходы преобразователей и датчики времени дополнительно подключены к входам алгебраического сумматора и сумматора модулей, выходы которых соединены с входами устройства деления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кедроливанский В.Н- и др. Метеорологические приборы. Л., Гидрометеоиздат, 1953, с. 314. 2.Патент США № 4О31755, кл. 73-189, 1977 (прототип).
