Измерительный преобразователь скорости ветра

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗО .НАТЕЛЬ СКОРОСТИ ВЕТРА, содержащий последовательно соединенные вращакадийся ветроприемник, блок преобразования скорости вг ащения в частоту и преобразователь частоты в напряжение, отличающийс я тем, что, с целью Повышения точности при измерении среднего значения скорости ветра и увеличения быстродействия, в него введены блок логарифмирования, дифференциатор , сумматор и блок усреднения, причем к выходу преобразователя частоты в напряжение подключен вход блока логарифмирования и первый вход сумматора, а выход блока логарифмирования через дифференцил атор соединен с вторым входом сумматор// ра, выход которого подключен к входу блока усреднения. vj 05 00 СО ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(50 G 01 Р 5 06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ .ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 .д ! (2 1 ) 3 5024 1 8/1 8-1 0 (22) 18.10.82 (46) 28 02 84. Бюл. Р 8 (72) В.И.Дмитриев и A.Н.Волосевич (71) Научно-исследовательский институт приборостроения (53) 621.317.39:531.7(088 ° 8) (56) 1. Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам.

Л., Гидрометеоиздат, 1976, с. 13 °

2. Афиногенов Л.П. и др. Аппаратура для исследований приэемного слоя атмосферы Л., Гидрометеоиэдат, 1977, с. 81.

3 ° Протопопов Н.Г. Проектирование ветроизмерительных приборов. Л., Гидрометеоиэдат, 1976, с. 161-162 (прототип).

„.Я0„„7 8 5 A (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ПРЕОВРАВО. ВАТЕЛЬ СКОРОСТИ ВЕТРА, содержащий последовательно соединенные вращающийся ветроприемник, блок пре" образования скорости вращения в частоту и преобразователь частоты в напряжение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности при измерении среднего значения скорости ветра и увеличения быстродействия, в него введены блок логарифмирования, дифференциатор, сумматор и блок усреднения, причем к выходу преобразователя частоты в на ряжение подключен вход блока логарифмирования и первый вход сумматора, а выход блока логарифмирования через дифференциатор соединен с вторым входом суммат ра, выход которого подключен

С: к входу блока усреднения.

107б <>35

Изобретение относится к гидрометеорологическому приборостроению, в частности к устройствам для измерения скорости ветра, и может быть использовано для измерения скорости ветра на сети гидрометслужбы, а также в составе измерительных комплексов специального назначения.

Известен измерительный преобразователь скорости ветра, содержащий трехчаиечную вертушку, крепящуюся на оси, вращакщейся в шарикоподшипнике. Ось заканчивается трубкой, сцепленной с шестерней редуктора. На выходной оси редуктора закреплен магнит, управляющий герконом $1.7.

Недостатком данного устройства является большая величина погрешности, возникающая при измерении средней скорости ветра, вследствие 2О того, что постоянные времени ветроприемника при разгоне и торможении Различны.

Известен акустический анемометр, содержащий генератор электрических сигналов, излучатель, Преобразующий электрические сигналы в акустические колебания, и приемник, находящийся от излучателя на определенном расстоянии. 30

К выходу приемника подключен усилитель-формирователь, соединенный с измерительной схемой, к выходу которой подается также опорный сигнал с выхода генератора f 2 j.

Однако такой анемометр подвержен влиянию климатических факторов и имеет сложную схему.

Наиболее близким к предлагаемому является измерительный преобразователь скорости ветра,. содержащий последовательно соединенные вращающийся ветроприемник, блок преобразования скорости вращения в частоту и преобразователь частоты в напряжение (32..

Недостатками известного устройства являются большая величина погрешности, возникающая при измерении средней скорости ветра, вследствие того, что постоянная времени ветроприемника обратно пропорционально зависит от скорости ветра, и ее величины при разгоне и торможении ветроприемника различны, а также низкое быстродействие за счет большой инерционности ветроприемника.

Цель изобретения — погышение точности преобразования при измерении средней скорости ветра и увели- 6{) чение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь скорости ветра, содержащий вращающийся последовательно сое!

Блок 7 усреднения может быть выполнен, например, на преобразователе напряжения в частоту и счетчике импульсов, на который подается внешний сигнал начала и окончания счета.

Измеряемая скорость ветра V преобразуется с помощью ветроприемника

1 и блока 2 в частоту следования импульсов, которая далее преобразуется в напряжение постоянного тока

LI с помощью преобразователя 3 частоты в напряжение. Напряжение поступает на первый вход сумматора

5 и подвергается последовательно логарифмированию и дифференцированию с помощью блока 4 логарифмирования и дифференциатора б. На выходе последнего образуется напряжение, подаваемое на второй вход сумК dU матора 5 и равное — —, и и где К— коэффициент пропорциональности.

В результате напряжение U,„ на выходе сумматора 5 определяется соотношением

"в =u—

K 80 ы>< диненные ветроприе 1ННК, блок преобразования скорости вращения в частоту и преобразователь частотч в напряжение, введены блок логарифмирования, дл4>ференциатор, сумматор и блок усреднения, причем к выходу преобразоьателя частоты в напряжение подключен вход блока логарифмирования и первый вход сумматора, а выход блока логарифмирования через дифференциатор соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к входу блока усреднения.

На чертеже представлена схема преобразователя.

Преобразователь содержит вращающийся ветроприемник 1 (винтовой или чашечный), блок 2 преобразования скорости вращения в частоту, к выходу которого подключен преобразователь 3 частоты в напряжение. К выходу преобразователя 3 подключен вход блока 4 логарифмирования и первый вход сумматора 5.

Выход блока логарифмирования 4 через дифференциатор б соединен с вторым входом сумматора 5.

Выход сумматора может быть соединен с выходом всего устройства через блок 7 усреднения или непосредственно. В этом случае измерение среднего значения выходного сигнала сумматора 5 может осуществляться в центральном устройстве измерительного комплекса, в состав которого входит преобразователь.

1076835

Дифференциальное уравнение ветроприемника имеет вид

dv < q 2 — + — Чч- — V =б

dt (dv

Ч= ч+—

y dt

Величина 0 и v связаны между собой через некоторый постоянный коэффициент. В этом случае U =Xv

u a au

V= + —— к нк„си таким обрак du

661Х 0 Ы зом

66П K dU I, QU

aL yKÄ а ац Ыч

dt Цф.

С учетом К/К „4=1 получится, что

V l ач ч =О + — 1" — — . вь х y I, v! de.

Составитель М.Хаустов

Редактор Н.Стащишина Техред М,Надь Коррек тор Г. Решетник

Заказ 739/42 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 7-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где V — выходная величина ветроприемника; скорость ветра; — путь синхронизации.

Иэ уравнения следует

Приведенные выражения представляют собой соответственно дифференциальные уравнения известного и предлагаемого устройств.

Уравнение предлагаемого устройства отличается от уравнения известного устройства наличием при производной — множителя 1-—

8v

de v который меньше единицы. Поскольку коэффициент при производной представляет собой некоторую эквивалентную постоянную времени, и в одном слУчае он равен 1 — а в дрД»

v (1- — ), т.е. в перьом уравнении один из коэффициентов равен единице, а н другом он меньше единицы, то постоянная времени предлагае5 мого устройства в выражении дифференциального уравнения ветроприемника будет меньше, чем у известного устройства.

Так как быстродействие ветропри1О емника определяется величиной его постоянной времени, то быстродействие предлагаемого устройства будет существенно выше, чем у известного. 5 Поскольку величина „ есть путь синхронизации и в предлагаемом устройстве эквивалентный путь синхро ниэации определяется выражением

Ц1- —, а в известном просто энаV чением L то очевидно, что L больше, чем (.(- — ) Следовательно, L предлагаемое устройство имеет знак чительно меньший эквивалентный путь синхронизации, чем у известного уст25 Ройства °

Как из в ест но, погрешность и змерения средней скорости ветра, обусловленная пульсацией ветрового потока, тем меньше, чем меньше путь синхронизации. Поэтому снижение эквивалентного пути синхронизации в предлагаемом устройстве дает воэможность снизить данную погрешность, т.е. повысить точность при измерении среднего энач ния скоРости ветРа.

Снижение этой погрешности оказывается особенно существенным при малых пульсациях скорости ветра, так как в этом случае значение в течение интервала осреднения оказывается

4О близким к единице, в результате чего данная погрешность снижается до малых величин.

Изобретение позволяет повысить точность измерения скорости ветра

И увеличить быстродействие.