Устройство для определения скорости и направления потока в плоскости измерения

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам для измерения величины и направления составляющей вектора скорости потока. Целью изобретения является расширение диапазона измерений. Устройство состоит из корпуса в виде двух дисков, связанных дефлекторами. В одном из дисков выполнены отверстия, связанные через анемометрические преобразователи с коллектором опорного давления. Электрические выходы анемометрических преобразователей подключены к блоку обработки результатов измерений, состоящему из сумматора и логометра, соединенных с индикатором. Диаметрально противоположные отверстия через анемометрические преобразователи связаны с дифференциальными усилителями, подключенными к логометру. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения величины и направления составляющей вектора скорости потока. Целью изобретения является расширение диапазона измерений. На фиг.1 изображена общая схема устройства; на фиг.2 конструкция приемника исходных сигналов; на фиг.3 вид А на фиг.2; на фиг.4 распределение линий тока (пунктиром) в приемнике исходных сигналов; на фиг.5 графики сигналов, поступающих на вход трехкатушечного кольцевого логометра; на фиг.1-5 позициями обозначено: 1 диски, 2 дефлекторы, 3 отверстия восприятия давлений, 4 штуцеры, 5-10 анемометрические преобразователи, 11 коллектор опорного давления, 12-14 дифференциальные усилители, 15 схема суммирования по модулю, 16 трехкатушечный кольцевой логометр, 17 магнитоэлектрический гальванометр, 18, 19 потоки, 20 вихри малого масштаба. Устройство содержит корпус, выполненный в виде двух параллельных дисков 1, скрепленных направляющими пластинами-дефлекторами 2. Дефлекторы 2 ориентированы под одинаковыми углами α_д к радиальным направлениям дисков и совместно с внутренними поверхностями дисков образуют сужающиеся к центру сопла прямоугольного сечения. Внешние торцы дефлекторов расположены на окружности с диаметром, меньшим диаметров дисков, т.е. α _вн< α_д Внутренние торцы дефлекторов совместно с внутренними поверхностями дисков образуют циркуляционную камеру с диаметром не менее половины ди- аметра дисков, т.е. α_к ≥ В дисках выполнены отверстия 3 восприятия давления со штуцерами 4. Отверстия 4 выполнены на окружности диаметров d_o 1/3 d ( в месте максимальных значений выделяемых сигналов). Количество отверстий кратно 3, 5, 7, 11. Отверстия восприятия давлений связаны через анемометрические преобразователи 5-10 с коллектором 11 опорного давления, представляющим собой пневматическую емкость. Выходы анемометрических преобразователей подключены к входам дифференциальных усилителей 12, 13, 14 (фиг.2) и входам схемы 15 суммирования по модулю электроизмерительной схемы обработки сигналов. Выходы дифференциальных усилителей соединены с входами индикатора, например трехкатушечного кольцевого логометра 16, указывающего направление составляющей вектора потока f(ϕ). Выход схемы суммирования по модулю связан с входом индикатора, например магнитоэлектрического гальванометра 17, указавшего величину составляющей вектора потока. Работа устройства осуществляется следующим образом. Свободный поток 18 (фиг.3) охватывает приемник исходных сигналов, формирующий плоскопараллельную составляющую потока. Дефлекторы разделяют ее на части, которые дросселируют в соплах прямоугольного сечения и преобразуют в направленные по криволинейным траекториям потока 19, образуя циркуляционную область. Одновременно на внутренних торцах дефлекторов возникают вихри 20 малого масштаба, которые захватываются общей тенденцией к циркуляции, а в зоне дефлекторов 3-6 выходят из области циркуляции вдоль этих дефлекторов за пределы приемника исходных сигналов. В локальной циркуляционной области выделяют сигналы по давлениям и(или) скоростям посредством отверстий восприятия давлений 3, связанные через анемометрические преобразователи 5-10 с коллектором 11 опорного давления р_о. Указанные анемометрические преобразователи формируют электрические сигналы (пропорциональные исходные сигналам по давлению), которые поступают на входы дифференциальных усилителей 12-14 электроизмерительной схемы обработки сигналов. С выходов дифференциальных усилителей три сформированных гармонических сигнала (синусоиды) (фиг.4), сдвинутых по фазе друг относительно друга на 120^о, подаются на трехкатушечный кольцевой логометр 16, где вектор результирующего магнитного потока устанавливается в соответствии с направлением составляющей вектора потока f( ϕ). Тем самым логометр 16 указывает направление составляющей вектора потока. Кроме того, сигналы с анемометрических преобразователей 5-10 поступают на схему суммирования по модулю, связанную с входом магнитоэлектрического гальванометра, рамка которого отклоняется на угол, пропорциональный величине составляющей вектора потока f(v). Измерительный процесс основан на циркуляции потока в локальной зоне приемника давления, которая вызывает дросселированное давление в измерительных точках отбора давления. Выделение информативного сигнала по величине скорости потока происходит путем суммирования преобразованных электрических сигналов с измерительных точек приемника исходных сигналов. Выделение информации по направлению осуществляется в неограниченном диапазоне углов скорости потока векторным путем на логометрическом устройстве, используя информативные свойства циркуляции в локальной зоне приемника исходных сигналов. Расположение точек отбора давления в локальной зоне на дисках и работа приемника на дросселированном давлении, предполагающем отсос из отверстий (инжекцию), позволяет обеспечить необходимую эксплуатационную надежность устройства от пыли и влаги и вредных примесей. Вследствие поджатия потока путем организации соседними дефлекторами и конфузорных полостей создается усиленная циркуляция в локальной зоне приемника давления, что обеспечивает чувствительность к малым скоростям потока и обуславливает измерение величины и направления скорости потока при малых скоростях начиная с 3-5 мк/ч.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ И НАПРАВЛЕНИЯ ПОТОКА В ПЛОСКОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ, содержащее корпус с отверстиями, в котором расположены анемометрические преобразователи по числу отверстий, блок обработки результатов измерений, входы которого подключены к выходам анемометрических преобразователей, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона, оно снабжено коллектором опорного давления, связанным через анемометрические преобразователи с отверстиями в корпусе, выполненном в виде двух параллельных дисков, между которыми расположено четкое число введенных дефлекторов ориентированных под равными углами к радиальным направлениям дисков, отверстия выполнены в одном из дисков и расположены между его центром и дефлекторами, блок обработки результатов измерений выполнен в виде сумматора, входы которого подключены к электрическим выходам анемометрических преобразователей, и логометра, каждый из входов которого через соответствующий дифференциальный усилитель связан с электрическими выходами двух анемометрических преобразователей, соединенных с диаметрально противоположными отверстиями в корпусе, а выходы сумматора и логометра подключены к входам блока индикации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5