Поверочный комплекс измерителей скорости ветра

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для проведения контрольно-измерительных поверок анемометров. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия поверки. Скорость вращения ветроприемника анемометра 4 фиксируется при помощи датчика 5 частоты вращения, с выхода которого снимается импульсный сигнал и поступает по линии связи в блок 7 обработки и отображения информации, где частота этого сигнала преобразуется в показании скорости вращения, что позволяет осуществить синхронизацию измерений и исключить систематическую ошибку. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИН (51) 5 С 01 P 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4055515/24-10 (22) 24,02,86 (46) 15,01.90, Бюл, 1I - 2 (71) Ташкентское научно-производственное объединение пСигнал" . (72) Я,M,Äàìàòîâ, P,Н.Клеблеев и И.Ф.Резяпов (53) 532,574(088.8) (56) Методические указания. Анемо- метр крыльчатый ручной со счетным механизмом, Методы и средства поверки, Госкомгидромет, ГГО им,А,И.Воейкова, Л,, 1981 ° (54) ПОВЕРОЧНЫЙ КОМПЛЕКС ИЗМЕРИТЕЛЕЙ

СКОРОСТИ ВЕТРА (57) Изобретение относится к приборо„„SU„„1536317 А 1

2 строению и может быть использовано для проведения контрольно-измерительных поверок анемометров ° Целью изобретения является повышение точности и быстродействия поверки, Скорость вращения ветроприемника анемометра 4 фиксируется при помощи датчика 5 частоты вращения, с выхода которого сни" мается импульсный сигнал, поступающий по линии связи в блок 7 обработки и отображения информации, где частота этого сигнала преобразуется в показания скорости вращения, что позволяет осуществить синхронизацию измерений и исключить систематическую ошибку, 2 з.п,ф-лы, 6 ил, 1536317 Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для проведения контрольно-измерительных поверок анемометров °

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия поверки.

На фиг,l представлена схема поверочного комплекса измерителей скорости ветра; на фиг,2 — вид rro стрелке

А на фиг ° 1; на фиг,З вЂ” функциональная схема блока обработки и отображения информации; на фиг ° 4 — функциональная схема вычислителя; на фиг,5 схема управления, на фиг ° 6 — временные диаграммы работы схемы управления °

Поверочный комплекс измерителей скорости ветра (фиг ° 1) содержит аэродинамическую трубу 1 для создания воздушного потока, измерители 2 и 3 давления и температуры соответственно, а также поверяемый анемометр 4, установленный в центральной части рабочего поля, и датчик 5 частоты вра- 25 щения, соединенный линией 6 связи с блоком 7 обработки и отображения информации, Блок 7 обработки.и отображения информации (фиг,З) включают схему 8 управления, вычислитель 9, формирователь 10 временных импульсов, сумматор 11 и пульт 12 управления. Первая группа выходов пульта 12 управления по шине 13 подключена к схеме 8

35 управления, вторая группа выходов по шине 14 — к сумматору 11, третья группа выходов по шине 15 — к формирователю 10 временных импульсов, который через группы выходов по шине 16 подключен к сумматору 11, а через двунаправленную группу сигйальных шин 17— к схеме 8 управления, вход схемы 8 управления по шине 6 подключен к датчику 5 частоты вращения, а две дву- 45 направляющие группы сигнальных шин 19 и 20 подключают ее к сумматору 11 и вычислителю 9, группа входов которого по шине 21 подключена к группе выходов сумматора 11, а посредством двунаправленной группы сигнальных шин 22 вычислитель 9 подключен к пульту 12 управления °

Вычислитель 9 (фиг.4) содержит генератор 23 тактовых импульсов, пер55 вый 24 и второй 25 делители, первый 26 и второй 27 счетчики импульсов. Вход генератора 23 подключен по шине 0 к схеме 8 управления, а выход соединен с первыми входами делителей 24 и 25, выход первого делителя 24 связи с входом "+1" первого счетчика 26 импульсов, а выход второго делителя 25 — с входом "-1" второго счетчика 27 импульсов, выход

" 0" которого подключен к схеме 8 управления, первая группа входов первого делителя 24, группа входов второго делителя 25 и группа выходов первого счетчика 26 импульсов соединены с пультом 12 управления, а вторая группа входов первого делителя 24 и первая группа входов второго счетчика 2 импульсов подключены к сумматору 11, второй вход первого делителя 24 и вторая группа входов второго счетчика 27 импульсов соединены со схемой 8 управления, Схема 8 управления (фиг.5) включает первую 28, вторую 29 и третью 30 схемы И, схему ИЛИ 31, пять

D-триггеров 32-36 и схему 37 задержки, Первые входы первой и второй схем И . 28 и 29 соединены с сумматором 11, а их вторые входы — с пультом 12 управления, выход первой схемы И 28 подключен к вычислителю 9 и к первому входу схемы ИЛИ 31, выход которого подключен к тактовому входу первого D-триггера 32, установочный вход и прямой выход которого соединены с вычислителем 9, D-входы первого 32, второго 33 и четвертого 35 D-триггеров подключены к ис точнику напряжения (не показан) уровня логической единицы, тактовый вход второго D-триггера 33 подключен к формирователю 10 временных импульсов, а его установочный вход — к выходу второй схемы И 29, инверсный выход второго D-триггера 33 соединен с

D-входом и установочным входом третьего D-триггера 34, инверсный выход которого соединен с вторым выходом схемы ИЛИ 31, а прямой выход — с формирователем 10 временных импульсов и установочными входами четвертого 35 и пятого 36 D-триггеров, тактовые . входы третьего 34 и пятого 36 D †триггеров, первый вход третьей схемы

И 30 и вход схемы 37 задержки подключены к датчику 5 частоты вращения, а выход схемы 37 задержки — к тактоному входу четвертого D-триггера 35 выход которого соединен с D-входом пятого D-триггера 36, л его выход подключен к второму входу третьей

317

5 1536 схемы И 30, которая выходом соединена с вычислителем 9 и сумматором 11, Поверочный комплекс работает следующим образом, Воздушный поток, создаваемый аэродинамической трубой 1, приводит во вращение ветроприемник анемометра 4, Скорость вращения ветроприемника фиксируется при помощи датчика 5 частоты вращения, выполненного, например, в виде оптопары, работающей в инфракрасном диапазоне спектра. С выхода датчика 5 снимается импульсный сигнал, частота которого пропорциональна скорости вращения ветроприемника анемометра 4, и он передается по линии 6 связи в блок 7 обработки и отображения информации (фиг.3) где частота этого сигнала преобразуется в показания скорости вращения ветроприемника анемометра 4, выраженные в дел/с, Поверка анемометров заключается в построении градуировочных графиков, содержащих зависимость показаний анемометра (дел/с) от скорости воздушного потока (V), которая определяется с учетом давления, температуры и конструкции аэродинамической трубы.

Градуировочный график строится по нескольким точкам, Значение каждой точки является результатом значения среднего арифметического цикла из и измерений показаний анемометра. °

Перед началом работы оператор с пульта 12 управления осуществляет ввод таких исходных параметров, как длительность К» измерения, число и замеров в цикле измерений, конструктивный параметр К, а также число лопастей L ветроприемника и коэффи, циент G передачи редуктора счетного механизма.

Значение К1 по шине 15 поступает в формирователь 10 временных интервалов, а через двунаправленную группу сигнальных шин 22 — в вычислитель 9, Информация о числе замеров в цикле измерений по шине 14 поступает в сумматор 11, а значение К по сигнальным шинам 22 заносится в вычислитель 9 ° Подготовка к работе завершается заданием с пульта 12 режима работы (" Ручной" ° "Автоматический" ), сигнал о котором по шине. 15 подается в формирователь 10 временных импульсов °

Работа блока 7 начинается по сигналу "Пуск", который по команде оператора с пульта 12 по шине 13 подается в схему 8 управления, При работе в ручном режиме на -«: пульте 12 управления оператор устанавливает режим работы "Ручной", Сигнал об установке данного режима поступает по шине 15 в формирователь 10 временных импульсов. С приходом импульсного сигнала с датчика 5 на вход 18 схемы 8 управления s последней вырабатывается сигнал запуска, который через группу двунаправленных шин 17 поступает в формирователь 10 в котором вырабатывается временной интервал, в течение которого импульсы датчика 5 через схему 8 управ20 ления по двунаправленным группам сиг-. нальных шин 20 и 19 поступают соот ветственно в вычислитель 9 и сумматор 11. Таким образом протекает- этап измерения. Длительность временного

25 интервала (интервала измерения) определяется длительностью измерения К». .По окончании интервала измерения в формирователе 10 вырабатывается сигнал Конец Т", который поступает по

30 шине 17 в схему 8 управления, после чего прекращается подача импульсов с датчика 5 в вычислитель 9 и сумматор 11. На этом завершается этап первого замера из цикла в и иэмере35

Далее происходит этап вычислений результата первого замера (текущего результата), который начинается в вычислителе 9 по сигналу "Запуск вы40 числения.", выработанному в схеме 8 управления в виде уровня. Схема 8

tl управления запускается по сигналу Конец Т". Вычисление текущего результата И1 сводится к

45 (1)

ЬСК1 где N» — число импульсов, поступивших в вычислитель 9 и сумматор 11 в процессе первого измерения;

Ь вЂ” число лопастей ветроприемника;

С - коэффициент передачи редукт ор а счетного механи s M a;

К» — параметр, определяющий длительность измерения, Этап первого вычисления завершается отображением результата .на цифро15363 7 вом табло пульта 12 управления ° Второй и последующий замеры также начи -. наются по сигналу "Пуск»», Работа блока 7 в режиме "АвтоматиtI

5 ческий также начинается после подачи оператором команды» Пуск»» ° В этом режиме текущие результаты измерений на цифровое табло не выводятся, а по оконч ании ци кл а и з мер е ний выв одит ся окончательный результат,, вычисленный как Н и м= (2)

СК

Длительность Т протекания одного цикла измерений в режиме Автоматический" определяется как

T = nT Tб, (3) 50 (5) где N — число импульсов поступив ! ших с датчика 5 в процессе первого измерения, В течение времени t< происходит заполнение первого счетчика 26 с частотой

55 где п — число замеров в цикле изме.рений;

Т - длительность этапа измере» ния;

Т вЂ” длительность вычисления °

B режиме измерения "Ручной" им- 25 пульсный сигнал с датчика 5 через схему 8 управления по шине 20 поступает на вход "+1" счетчика 27 импульсов. После завершения этапа измерения со схемы 8 управления по шине 30

20 на вход генератора ?3 приходит сигнал "Заггуск вычислителя" и начинается этап вычисления, С выхода генератора 23 импульсный сигнал с частотой F поступает на входы делителей 24 и 25, причем на их группы входов по шине 22 поступает также: информация, характеризующая параметры К и К1. В результате с выхода второго делителя 25 снимается .сигнал с частотой

FK»

f = — — — > (4)

К» где — "- — коэффициент формируемый

У в схеме делителя ?5, Сигнал с частотой F поступает на

Я вход "-1" второго счетчика 27, кото рым устанавливается в нулевое состояние через некоторое время, определяемое как

И1 1000

f FK„

f (6) и?.С где nLC — коэффициент деления первого делителя 24.

Число импульсов М, которое накапливается в счетчике 26 за время равно

N ° 1000

M=tf (7)

» 2 1 К nLC Ф

Этап вычисления завершается по окончании времени появлением на выходе "«(0" счетчика 2? сигнала "Конец вычисления", который поступает по шине 20 в схему 8 управления, в которой вырабатывается такой уровень сигнала "Запуск вычислителя",, при котором генератор 23 прекращает свою работу, При проведении текущих замеров в режиме "Ручной" в формулах (6) и (7)

n = 1. Лишь при подаче и +1-й команды "Пуск" с сумматора 11 в первый делитель 24 заносится накопленное число и измерений, а во второй счетчик 27 — общее число импульсов с датчика 5 N = И„+ N t... + Nn

В результате по завершении цикла измерений на цифровом табло пульта 12 управления появляется окончательный результат цикла измерений

N 1000

M = (8)

К1п1.С. где M — искомая величина, равная среднему арифметическому показанию п измерений

Множитель "1000" в (8) учитывается десятичной запятой, сдвинутой на три знака влево на цифровом табло, что позволяет производить расчет. М с точностью.до третьего знака

При работе вычислителя.9 в режиме

"Автоматический накопление числа импульсов происходит в счетчике 27 °

По завершении времени, необходимого дпя измерений, накопленное число измерений по сигналу "Конец Т" записывается в делитель 24, По сигналу Запуск вычислителя" начинается этап вычисления в соответствии с (8).

Длительность протекания одного цикла измерений Т > в автоматическом режиме

Тц " пеТ > (9) что значительно меньше, чем при вы» числении вручную, Управление. работает от блока 7 и осуществляется при помощи схемы 8

1536317

10 ля 9. Вычисление завершается с приходом по шине 20 вычислителя 9 сигнала "Конец вычисления", который not1 1! ступает на вход установки в 0 первого D-триггера 31 (диаграмма 49) .

Отличительной особенностью протекания текущего и-гоизмерения является то, что по окончании этапа измерения с приходом с формирователя 10 по шине 17 сигнала "Конец Т" по шине 19 сумматора 11 в виде уровня проходит сигнал "Конец цикла их измерений" (диаграмма 43), который поступает на входы первой 28 и второй 29 схем И,. При этом n+ 1-я команда

"Пуск" может пройти по шине 13 только через первую схему И 28, Далее эта команда, пройдя через схему

ИЛИ 31, устанавливает прямой выход первого П-триггера 32 в высокий уровень и с этого момента начинается вычисление окончательного результата по формуле (8). Информация для вычис-.

25 лений заносится из сумматора 11 в вычислитель 9 по сигналу, который с выхода первой схемы И 28 по шине 20 поступает в вычислитель 9 °

Описанная техническая реализация

3р схемы 8 управления позволяет не только управлять всеми узлами блока обработки и отображения, но и обесгечивает синхронизацию, исключающую неопределенность положения лопастей ветроприемника, а также исключает

35 систематическую ошибку, появление которой неизбежно всякий раз после

t1 tt очередной подачи, команды Пуск управления, графики работы которой показаны на фиг.б °

С приходом команды "Пуски по шине 13 на второй вход второй схемы

И 29 с ее выхода снимается сигнал, который устанавливает второй D-триггер 33 в состояние "0"t, à его инверсный выход — в состояние высокого уровня и подается на D- и установочный входы третьего Р-триггера 34, С приходом на тактовый вход третьего

D-триггера 34 импульсного сигнала с датчика 5 (диаграмма 38 на фиг.б)

его прямой выход устанавливается в высокий уровень (диаграмма 41), который по шине 17 запускает формирователь 10 Подсчет импульсов с датчика 5 начинается после того, как установится высоКий уровень прямого выхода пятого D-триггера 36 (диаграм ма 45), который устанавливается только по приходу второго импульса с датчика 5 после запуска формирователя 10. Отсчет времени начинается по первому после команды "Пуск" импульсу, пришедшему с датчика 5, а отсчет импульсов начинается с второго, Таким образом удается учесть один полнь|й оборот ветроприемника и устранить систематическую ошибку, возникающую при одновременном.подсчете импульсов и отсчете времени, Технически это достигается тем, что первый импульс, пройдя через схему 37 задержки; первоначально устанавливает прямой выход четвертого D-триггера 35 в высокий уровень (диаграмма 44).

Второй импульс устанавливает прямой выход пятого Р-триггера 36 в высокий уровень и проходит через третью схему И 30 по шинам 20 и 19 в вычислитель 9 и сумматор 11 (диаграммы 45 и 46). Этап измерения завершается с приходом с формирователя 10 сигнала

"Конец Т" (диаграмма 47), который по шине 17 поступает на тактовый вход второго П-триггера 33, В результате инверсный выход третьего D-триггера 34 возвращается в исходный уровень 42 и этот фронт, пройдя через схему ИЛИ 31, устанавливает прямой выход первого D-триггера 32 в высокий уровень, С этого момента начинается этап вычислений текущего измерения (диаграмма 48) ° С прямого выхода первого D-триггера 32 сигнал

"Запуск вычислителя" по шине 20 поступает в генератор 23 вычислите40ФоРмУлаизобРетения

1 ° Поверочный комплекс измерителей скорости ветра, содержащий аэродинамическую трубу, проверяемый изме45 ритель скорости ветра, установленный в центральной части рабочего поля аэродинамической трубы, приборы для измерения давления, температуры и времени, отличающийся

50 тем, что, с целью повышения точности и быстродействия поверки, содержит импульсный датчик частоты вращения, выход которого подключен к блоку обработки и отображения информа55 ции включающему схему унравления, вычислитель, формирователь временных импульсов, сумматор и пульт управле.ния, первая группа выходов которого подключена к схе»е управления, вто1536317

12 рая — к сумматору, а третья - к Фор мирователю временных импульсов, подключенному к сумматору и через первую двунаправленную группу сигнальных шин к схеме управления, вход которой подключен к выходу импульсного датчика частоты вращения, а через вторую и третью двунаправленную группы сигнальных шин схема. управления подключена к сумматору и вычислителю, группа входов которого подключена к группе выходов сумматора и через четвертую двунаправленную группу сиГHBJIbHb!x шин к пульту управ л ения.

1

2, Комплекс поп,1, о тли ч аю шийся тем, что вычислитель содержит генератор тактовых импульсов, два делителя и два счетчика импуль, сов, причем вход генератора тактовых импульсов подключен к схеме управле ния, а выход — к первым группам вхо дов делителей; выход первого из кото- 2S

tt tt рых подключен к входу + 1 первого счетчика импульсов, а выход второгок входу "- 1 " второго счетчика импуль сов, выход " 0 " котор ого свя з ан со

, схемой управления, а в т орые группы 3р входов первого и второго делит ел еи, группа выходов первог о счетчика импульсов подключены к пульту упр авл ения, третья группа входов первого делит еля и первая группа входов второго счетчика импульсов подключены к сумматору, четвертый в ход первого делит еля и вторая группа входов второго счетчика импульсов подключены к .схеме управления, 40

3, Комплекс по п,1, о т л и— ч а ющи и с я тем, что, схема управления содержит три схемй И схему ИЛИ, пять D-триггеров с установкой в tlptt и схему задержки, причем первые входы первой и второй схем И подключены к сумматору, вторые входык пульту управления, выход первой схемы И подключ н к вычислителю и к первому входу схемы ИЛИ, выход которой подключен к тактовому входу первого D-триггера, установочный вход и прямой выход которого подключены к вычислителю, D-входы первого, второго и четвертого D-триггеров подключены к источнику напряжения уровня логической единицы, тактовый вход второго D-триггера подключен к формирователю временных импульсов, а установочный вход — к выходу второй схемы И, инверсный выход второго D-триггера подключен к установочному Й D-входу третьего D-триггера, инверсный выход .которого подключен к второму входу схемы ИЛИ,а прямой выход — к формирователю временных импульсов и установочным входам четвертого и пятого

D-триггеров, первый вход третьей схемы И, вход схемы задержки и тактовые входы третьего и пятого D-триггеров подключены к выходу импульсного датчика частоты вращения, а выход схемы задержки — к тактовому входу четвертого D-триггера, выход которого подключен к D-входу пятого D-триггера, а выход последнего соединен с вторым входом третьей схемы И, выход которой подключен к вычислителю и сумматору.

l5363l 7

1536317

Составитель Е,Никитин

Техред N. Ходанин Корректор О,Ципле

Редактор А, Огар

Заказ 106 Тираж 429 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изооретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101