1
Изобретение относится к измерению параметров неравномерных плоских потоков и может быть использовано в автоматизированных системах для проведения газодинамических исследова-
НИИ.,1 .
Известно устройство для непрерывного измерения направления двухмерного потока, содержащее угломерный зонд, подключенный ко входам диффе- ренциального манометра и соединенный с электромеханическими узлами углового и линейного/перемещения. В устрой стве имеется нелинейный блок, выход которого соединен со входом электромеханического узла линейного перемещения зонда, а его вход подключен к выходу дифференциального манометра, который в свою очередь соединен с входом узла углового перемещения. Применение в таком устройстве комбинированного трехканальнрго зондэ.позволяет одновременно снимать инфо мацию двух параметров: направления и давления полного торможения 1.
Недостатком этого устройства яв.ляется неизбежная потеря информации о измеряемом давлении при исследовании неравномерных потоков. В таких потоках возможны режимы, когда при незначительном изменении направления происходит резкое изменение величины измеряемого давления. При этом, по10скольку линейная скорость непрерывного перемещения зонда критична лишь к изменению угла, то на участках больших градиентов давлений происходит снижение достоверности информа15ции этого параметра. Вместе с .тем, участки резкого изменения параметра . (в данном случае давления ) представляют наибольший интерес, а интервалы, где параметры меняются незначительно,
20 не требуют непрерывного съема информации. Все это указывает ,.а несовершенство анализа и выбора полезной информации s ходе эксперимента, что . 3 . 97 приводит к необходимости повторных измерений для уточнения области неожиданного изменения параметра.затягигзает эксперимент и усложняет его обработку. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство измерения параметров двухмерного потока, содержащее трехканальный зонд, подключенный приемником давления к манометру, а угломерной парой - к дифференциальному манометру и соединенны с электромеханическими узлами углового и линейного перемещения, входы которых соединены с выходом дифференциального манометра, с узлом углового перемещения - непосредственно, а с линейным - через последовательно соединенные релейный элемент и нелинейный блок, Г1ри этом выход манометра через дифференцирующее звено подключен ко второму входу нелинейного блока. Устройство позволя«5т ;непрерыв но измерять одновременно два парамет ра и дает возможность в xofie эксперимеята автоматизировать выбор точек регистрации давления в зависимости от характера его изменения 2. К недостаткам устройства (прототи па) следует отнести отсутствие взаим связанного управления скоростью линейного перемещения от двух измеряемых параметров, что, как следстьие, приводит к повышению динамической ошибки в измерении угла. В наибольше степени это проявляется на участках незначительным изменением давления и резким изменением угла, где увеличение скорости линейного перемещения (в соответствии с малым традйентом давления) приводит к повышению динамической ошибки угла. Линейная скорость перемещения комбинированного зонда, определяемая характером распр деления давления в .потоке, не может служить критерием дискретности выбора информации измеряемого угла. Эт вносит дополнительные искажения в результаты измерений, усложняет и затягивает последующую их обработку. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет учета характера изменения давления и направлени исследуемого потока. Поставленная цель достигается тем что пневматический измеритель параметров плоского потока, содержащий трехканальный зонд, подключенный при емником давления к последовательно соединенным манометру и дифференцирующему звену, а угломерной парой к дифференциальному манометру и соединенный с электромеханическими узлами углового и линейного перемещения, при этом вход узла углового перемещения соединен с выходом дифференциального манометра, а вход узла линейного перемещения - с входом нелинейного блока, снабжен блоком сравнения и коммутатором, входы которых соединены с выходом дифференциального манометра и дифференциального звена, выход коммутатора подключен ко входу нелинейно го блока, а его управляющий вход - к выходу блока сравнения. Введение новых элементов и соединение их указанным образом позволяет автоматически управлять скоростью линейного перемещения с учетом характера изменения давления и направления иccлeдiлeмoгo потока. Параметр, градиент которого в данный момент выше, осуществляет управление скоростью линейного перемещения. При таком алгоритме управления на участках, где градиент одного из параметров существенно выше градиента другого не происходит снижение точности измерений. Кроме того, такое устройство позволяет автоматизировать выбор шага съема информации в,зависимости от характера изменения обоих параметров. Наличие блока сравнения и коммутатора дает возможность в любой момент времени сопоставить градиенты измеряемых параметров и управлять скоростью линейного перемещения в соответствии с указанным выше алгоритмом. На чертеже представлена блок-схе ма измерителя. Пневмометрический измеритель параметров плоского потока содержит трехканальный зонд 1, манометр 2, диф манометр 3, узлы углового k и линейного 5 перемещения зонда, нелинейный блок 6, дифференцирующее звено 7, блок сравнения 8 и коммутатор 9Трехканальный зонд 1 подключен приемником давления к последовательно соединенным манометру 2 и дифференцирующему звену 7, а угломерной парой к дифманометру 3 и соединен с выходами узлов и 5- Выходы дифманометра 3 и звена 7 подключены ко входам блока 8 и коммутатор; 9, причем выход дифманометра 3 одновременно соединен со входом узла . Вход коммутатора 9 соединен с выходом блока 8, а его выход через нелинейный блок 6 подключен ко входу узла 5, при этом характеристика нелинейного блока б имеет вид Ugb, Ugb..max lUg lslUo при lUgxIlUoT ибых.0 где и gx - напряжение на входе нелинейного блока; UOTC напряжение отсечки; Ugj,, - напряжение на выходе блока;еы-и таи Узлы углового ц и линейного 5 перемещения збнда содержат электродвигатели и усилители мощности к ним, а также механические преобразователи вращения..двигателей в угловое линейное перемещение зонда соответственно. Трехканальный зон 1 своей угломерной парой преобразует угол натека ,ния потока в разность давлений, изме ряемую дифференциальным манометром 3 Если зонд 1 в исходном положении про ;извольно ориентирован по потоку, то при включении системы сигнал с выход дифференциального манометра 3 автома тически приводит зонд через узел во вращение к направлению ориентации по потоку. Величина выходного сигнала дифференциального манометра 3 пропорциональна ошибке ориентации зонда по потоку, которая для систем с астатизмом первого порядка, какой является контур угловой ориентации, пропорциональна скорости изменения угла натекания потока во времени. . Одновременно давление, принимаемое приемником давления комбинированного зонда 1, подается на манометр 3 выхо ной сигнал которого поступает на вход дифференцирующего звена 7- Сигнал с выхода дифференцирующего звена 7, величина которого пропорциональна скорости изменения движения, поступает на первые входы блока сравнения 8 и коммутатора 9у на вторые входы которых подается сигнал с выхода дифферен циального манометра 3- Величина сигнала на выходе дифференциального звена 7 пропорциональна градиенту давления 8 потоке на данном участке измерения. При ЭТИМ равным градиентам изменения направления потока и давления соответствуют равные сигналы на выходах дифференциального манометра 3 и дифференцирующего звена 7Блок 8 сравнивает сигналы, поступающие с выходов дифференциального манометра 3 и дифференцирующего звена 7, по абсолютной величине и вырабатывает команды управления коммутатором 9. На выход коммутатора 9 передается тот из двух сигналов с его входа, который в данный момент больше по абсолютной величине. Так как величина входных сигналов коммутатора пропорциональна величине градиента соответствующего параметра, регулирование скорости линейного перемещения зонда производится по параметру, градиент которого выше на данном участке потока. Сигнал с выхода коммутатора 9 подается через нелинейный блок 6 на узел линейного перемещения 5- Характеристика нелинейного блока 6 такова, что при увеличении сигнала на его входе, сигнал на выходе нелинейногоблока пропорционально уменьшается, что приводит к снижению скорости линейного перемещения зонда, так как скорость зонда пропорциональна величине сигнала на входе узла линейного перемещения 5- Снижение скорости линейного перемещения зонда на участках, где градиент параметра высок, позволяет снизить динамическую ошибку измерения этого параметра. Величина напряжения отсечки нелинейного блока 6 выбрана такой, чтобы при максимальных градиентах давления, существующих в потоке, величина си|- нала с выхода дифференциального звена 6 не превьшала значения -ОД новременно величиной Иртс задается допустимая погрешность ориентации зонда по направлению потока. Если величина сигнала на выходе дифференциального манометра превышает значение . I сигнал на выходе нелинейного блока 6 отсутствует и линейное перемещение зонда прекращается до воз вращения зонда 1 в зону допустимой ошибки угловой ориентации. Введение в устройство дополнительного автоматического управления скоростью линейного перемещения по градиенту угла натекания потика позволяет повысить точность измерения этого параметра. Кроме того, такое устройство дает возможность автоматизироват выбор шага съема информации в зависимости от характера кривых распределения параметров и уже в ходе самого эксперимента провести частичную обработку полученных данных. Формула изобретения Пневмометрический измеритель параметров плоского потока, содержащий трехканальный зонд, подключенный приемником давления к последовательно со единенным манометру и дифференциальному звену, а угломерной парой - к дифференциальному манометру и соединенный с электромеханическими узлами углового и линейного перемещения, при этом вход узла углового перемещения соединен с выходом дифференциального манометра, а вход узла линейного перемещения - с входом нелинейного блока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет учета характера изменения давления и направления исследуемого потока, он снабжен блоком сравнения и коммутатором, входы которых соединены с выходами дифференциального манометра и дифференциального звена, выход коммутатора подключен ко входу нелинейного блока, а егоуправляющий вход к выходу блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 Р 13/00, 27.06.77. 2.Авторское свидетельство СССР |№ 800889, кл. G 01 Р 13/00, 30.01.81 (прототип).
