Способ поверки ультразвуковых анемометров и портативные устройства для его осуществления

Использование: для поверки ультразвуковых анемометров. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой анемометр помещают в неподвижную воздушную среду с произвольно установившейся температурой воздуха, включают в режим измерений и сравнивают значения скорости ветра, полученные ультразвуковым анемометром, со значением скорости ветра в неподвижной воздушной среде, которые должны совпадать, при этом об окончательном соответствии метрологических характеристик ультразвукового анемометра паспортным данным судят после того, как преобразовывают акустические импульсы, излучаемые акустическими излучателями ультразвукового анемометра, в электрические, исключая при этом распространение акустического импульса через воздушную среду, и задерживают полученные электрические импульсы на время t_i, устанавливаемое испытателем, которое определяют по заданному математическому выражению. Технический результат: обеспечение возможности существенного сокращения временных затрат на проведение операций по поверке ультразвуковых анемометров. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для поверки акустических (ультразвуковых) анемометров.

В процессе эксплуатации измерительного прибора его метрологические характеристики могут произвольно измениться и перестать соответствовать значениям, заданным в технических условиях (ТУ) на прибор. Причиной этого могут явиться нарушение конструкции прибора или изменение характеристик входящих в его состав электронных, оптических, акустических и прочих компонентов, возникающие под действием внешних факторов или вследствие естественного старения. Поверкой измерительного прибора называется технологическая операция, направленная на подтверждение соответствия его фактических метрологических характеристик техническим условиям (ТУ). Как правило, поверка измерительных приборов, требующая использования дорогостоящих эталонных средств измерений и квалифицированного персонала, является трудозатратной и дорогостоящей технологической операцией. В полной мере это относится к метеорологическим измерительным приборам, а особенно - к измерителям скорости ветра (анемометрам), поверка которых связана с необходимостью использования, кроме эталонных измерительных средств, дорогостоящего и крупногабаритного специализированного оборудования для создания модельной среды с контролируемой скоростью движения воздушного потока. Используемые для этой цели аэродинамические трубы должны обладать широким диапазоном изменения скорости воздушного потока (как правило, от 0 м/сек до 60 м/сек), высокой степенью стабилизации его скорости (как минимум, не хуже 0.10-0.25 м/сек) и иметь в качестве дополнительного оборудования эталонные измерители скорости воздушного потока, метрологические характеристики которых превосходят характеристики тестируемого анемометра (следует заметить, что метрологические характеристики поверяемых ультразвуковых анемометров, как правило, превосходят характеристики стандартных эталонных средств измерений - наклонных манометров, чашечных анемометров, трубок Пито, что, в свою очередь, затрудняет проведение поверки). Аэродинамическая труба, удовлетворяющая перечисленным выше требованиям, - это крупная дорогостоящая технологическая установка, которой обладает в стране ограниченное число метрологических центров и специализированных лабораторий. В связи с этим обстоятельством проведение операций по поверке ультразвуковых анемометров требует выведение поверяемого прибора из процесса измерений на относительно длительное время, потребное для его отправки в удаленный сертификационный центр, что само по себе влечет за собой финансовые и иные потери. Кроме того, стоимость использования специализированных аэродинамических труб и эталонных средств измерений скорости воздушного потока высокого класса весьма высока, что в совокупности приводит к высокой стоимости технологических операций по поверке ультразвуковых анемометров.

Аналоги способа и портативных устройств для выполнения операций поверки ультразвуковых анемометров, исключающих использование для этой цели аэродинамических труб и эталонных измерителей скорости воздушного потока, не обнаружены.

Известный способ поверки ультразвуковых анемометров предусматривает помещение ультразвукового анемометра в воздушную среду с контролируемой скоростью воздушного потока - аэродинамическую трубу, последовательную, с некоторым шагом, заданным методикой проведения испытаний, установку значений скорости воздушного потока в аэродинамической трубе (контролируемую посредством эталонных измерителей скорости), регистрацию показаний ультразвукового анемометра и сравнение их с соответствующими значениями скорости воздушного потока, установленными в аэродинамической трубе [1].

Недостатком известного способа является необходимость создания для проведения операции поверки искусственной воздушной среды с регулируемой и контролируемой с высокой точностью скоростью воздушного потока, в которую помещается ультразвуковой анемометр, что предполагает использование дорогостоящего уникального оборудования - аэродинамической трубы и эталонных измерителей скорости воздушного потока.

Известен также способ и реализующее его устройство для контроля геометрических параметров акустической схемы ультразвукового анемометра (термоанемометра) [2]. Способ основан на использовании «камеры нулевого ветра», в которой создается модельная среда с контролируемыми параметрами - скоростью воздушного потока, равной нулю (V_cp=0), и известной температурой воздуха Т_ср (Т_ср контролируется специальным датчиком температуры). Согласно этому способу ультразвуковой анемометр помещают в камеру нулевого ветра и выполняют измерение скорости ветра, при этом, если показанная анемометром скорость ветра V_уа не равна нулю (V_уа≠0), делают вывод о деформации конструкции ультразвукового анемометра (об изменении расстояний L_i между акустическими излучателями и приемниками относительно их заводских установок) и вводят в действие программу вычисления новых значений L_i, которая по заданному алгоритму на основе известных значений V_cp и Т_ср вычисляет и вводит в память процессора ультразвукового анемометра новые, откорректированные значения L_i.

Данный способ не предназначен для выполнения поверки ультразвукового анемометра и не обеспечивает такой возможности, но позволяет выявить соответствие значений расстояний L_i между акустическими излучателями и приемниками ультразвукового анемометра его паспортным данным, а также позволяет определить и внести в память процессора ультразвукового анемометра измененные значения этих параметров в случае деформации конструкции в процессе эксплуатации. Частично признаки этого способ являются составной частью предлагаемого в настоящей заявке способа поверки ультразвуковых анемометров.

Перед авторами стояла задача разработки способа поверки ультразвуковых анемометров и портативных устройств для его осуществления, применение которых исключает необходимость использования для этой цели аэродинамической трубы и эталонных измерителей скорости воздушного потока.

Техническим результатом является существенное сокращение финансовых и временных затрат на проведение операций по поверке ультразвуковых анемометров.

В заявленном способе поверки ультразвуковых анемометров указанный технический результат достигается следующим образом. Ультразвуковой анемометр помещают в неподвижную воздушную среду (скорость воздушного потока V_cp. равна нулю) с произвольно установившейся температурой Т_ср (температура Т_ср должна соответствовать заданному рабочему температурному диапазону ультразвукового анемометра) и включают в режим измерений. Затем сравнивают значения ветра V_уа, показанные анемометром, с истинным значением скорости ветра в воздушной среде V_cp (V_cp=0). Эти значения должны совпадать друг с другом в пределах заданной погрешности измерений ультразвукового анемометра. (Таким образом определяют, что расстояния L_i между акустическими излучателями и акустическими приемниками ультразвукового анемометра не изменились в процессе эксплуатации прибора и соответствуют заводским установкам.)

После этого ультразвуковые импульсы, генерируемые акустическими излучателями ультразвукового анемометра, направляют, минуя воздушную среду, непосредственно на дополнительные акустические приемники, которые преобразовывают ультразвуковые импульсы в электрические. Далее, эти электрические импульсы задерживают с помощью управляемых линий задержки на определенное для каждого канала η ультразвукового анемометра время t_i, определяемое по формуле:

где i - номер канала ультразвукового анемометра, t_i - время задержки, устанавливаемой на i-й линии задержки, L_i - расстояние между акустическим излучателем и приемником i-ro канала ультразвукового анемометра (L_i - константа, определяемая конструкцией ультразвукового анемометра), Т_зад - значения температуры воздуха, которые задаются испытателем произвольно в пределах рабочего температурного диапазона ультразвукового анемометра, V_зад - значения компоненты скорости ветра, которые задаются испытателем в соответствии с методикой испытаний.

Затем электрические импульсы, задержанные в каждом канале η на время t_i относительно момента генерации акустического импульса излучателями ультразвукового анемометра, направляют на дополнительные ультразвуковые излучатели, преобразовывают их в акустические импульсы и направляют, минуя воздушную среду, непосредственно на соответствующие приемники ультразвукового анемометра, после чего сравнивают значения скорости ветра V_уа, показанные ультразвуковым анемометром, со значениями V_зад, заданными испытателем в соответствии с методикой поверки. Измеренные ультразвуковым анемометром значения V_уа и заданные испытателем значения V_зад должны совпадать друг с другом в пределах заданной погрешности измерений ультразвукового анемометра.

Предлагаемый способ основан на принципе измерения скорости ветра ультразвуковым анемометром и состоит в следующем. Работа ультразвукового анемометра основана на измерении времен пролета t_1,2 ультразвуковых импульсов через измеряемую воздушную среду в противоположных направлениях и вычислении мгновенного значения скорости ветра V из известного соотношения [1]:

где L - расстояние между акустическим излучателем и акустическим приемником ультразвукового анемометра, С - скорость звука в воздухе (скорость звука С связана с температурой воздуха Т_k (в градусах Кельвина) известным соотношением: где е - парциальное давление водяного пара в воздухе, Ρ - атмосферное давление).

На практике ультразвуковые анемометры имеют обычно η акустических каналов (n=2, 3 или 4), и время пролета t, в i-м акустическом канале определяется как время задержки между моментом излучения ультразвукового импульса акустическим излучателем и моментом прихода ультразвукового импульса на акустический приемник в том или ином канале ультразвукового анемометра. При этом скорость ветра вычисляется процессором ультразвукового анемометра по формуле, вытекающей из соотношений /1/:

где t₁ и t₂ - времена задержки между моментами излучения и приема ультразвуковых импульсов, посылаемых в двух противоположных направлениях, L_i - расстояние между акустическими излучателями и акустическими приемниками соответствующих каналов ультразвукового анемометра. Величина L_i является константой, определяемой конструкцией ультразвукового анемометра, значения L_i вносятся, как правило, в паспорт прибора. Воздействие ветра на акустические каналы ультразвукового анемометра приводит к соответствующему изменению временных задержек t_i, по которым вычисляются значение компонент скорости ветра V_i в каждом канале.

При проведении операции поверки предлагаемым способом, в первую очередь, необходимо убедиться в том, что в процессе эксплуатации прибора расстояния L_i между акустическими излучателями и акустическими приемниками всех каналов ультразвукового анемометра сохранились неизменными (не произошло механической деформации конструкции). С этой целью в соответствии с предлагаемым способом ультразвуковой анемометр помещают в неподвижную воздушную среду (скорость воздушного потока V_cp. равна нулю) с произвольно установившейся температурой Т_ср. и включают в режим измерений. Если деформации конструкции ультразвукового анемометра не произошло (значения L_i сохранили паспортные значения), то скорость ветра V_уа, рассчитанная процессором ультразвукового анемометра по формуле 121, должна совпасть со скоростью ветра среды V_cp (V_cp=0) в пределах заданной погрешности измерений ультразвукового анемометра.

Далее в соответствии с предлагаемым способом заменяют акустическую связь между излучателем и приемником ультразвукового анемометра (осуществляемую в известном способе через воздушную среду) на электрическую связь, осуществляемую через электрический канал, в котором производится задержка электрического сигнала на время, эквивалентное задержке акустического сигнала при распространении его через воздушную среду. Это производится посредством преобразования акустических импульсов в электрические и обратно, при этом акустические импульсы, излучаемые акустическими излучателями ультразвукового анемометра, поступают на соответствующие им акустические приемники ультразвукового анемометра, минуя воздушную среду. Замена акустической связи между акустическими излучателями и приемниками ультразвукового анемометра на электрические связи с регулируемой задержкой электрического сигнала позволяет избежать необходимости использования модельной среды - воздушного потока с регулируемой скоростью движения, то есть дает возможность выполнять технологическую операцию поверки ультразвукового анемометра без применения аэродинамической трубы, используя для этого только камеру «нулевого ветра» и простое электронно-акустическое устройство, осуществляющее преобразование акустических импульсов в электрические и обратно, а также задержку электрических импульсов на заданные интервалы времени. Такое техническое решение позволяет также исключить применение эталонных измерителей скорости воздушного потока, так как воздушная среда с нулевой скоростью потока создается в камере нулевого ветра естественным образом, а задержки акустических импульсов, соответствующие значениям скорости воздушного потока в аэродинамической трубе, осуществляются электрическим способом на основе математического расчета.

В соответствии с предлагаемым способом поверку ультразвукового анемометра осуществляют следующим образом:

1) помещают ультразвуковой анемометр в неподвижную воздушную

среду (скорость воздушного потока V_cp равна нулю) с произвольно установившейся температурой Т_ср и включают в режим измерений (неподвижную воздушную среду, в которую помещают ультразвуковой анемометр, можно создать с помощью закрытого бокса, например транспортного контейнера, в котором переносится и хранится ультразвуковой анемометр);

2) сравнивают значения ветра V_уа, показанные ультразвуковым анемометром, с истинным значением скорости ветра в воздушной среде V_cp(V_cp = 0): эти значения должны совпадать друг с другом в пределах заданной погрешности измерений ультразвукового анемометра, что означает отсутствие механических деформаций конструкции ультразвукового анемометра и соответствие значений L_i паспортным данным прибора;

3) преобразовывают излучаемые акустическими излучателями ультразвукового анемометра акустические импульсы в электрические (преобразование ведется приемниками, имеющими непосредственный акустический контакт с излучателями ультразвукового анемометра, при этом исключается распространение акустического импульса через воздушную среду);

4) полученные электрические импульсы задерживают на время t_i, устанавливаемое испытателем, при этом время t_i определяется по формуле t_i=L_i/20.067√T_зад±V_зад, где i - номер канала ультразвукового анемометра, L_i - расстояние между акустическим излучателем и приемником i-ro канала ультразвукового анемометра (паспортные данные), Т_зад - значения температуры воздуха, которые задаются испытателем произвольно в пределах рабочего температурного диапазона ультразвукового анемометра, V_зад -значения компоненты скорости ветра, которые задаются испытателем в соответствии с методикой испытаний;

5) преобразовывают задержанные электрические импульсы в акустические и направляют их на акустические приемники соответствующих каналов ультразвукового анемометра (преобразование ведется излучателями, имеющими непосредственный акустический контакт с приемниками ультразвукового анемометра, при этом исключается распространение акустического импульса через воздушную среду);

6) сравнивают полученные ультразвуковым анемометром значения компоненты скорости ветра V_уа с значениями V_зад, заданными испытателем в соответствии с методикой испытаний: значения V_уа и V_зад должны совпадать в пределах заданной погрешности измерений ультразвукового анемометра.

В зависимости от акустической схемы, используемой в ультразвуковом анемометре, возможны различные варианты устройств, реализующих данный способ.

На фиг.1 представлен вариант устройства, реализующего способ для ультразвуковых анемометров, в которых применена моностатическая акустическая схема (в моностатической акустической схеме для излучения и приема акустических импульсов используются отдельные электроакустические преобразователи (акустические излучатели и акустические приемники), а каналы распространения акустических сигналов во встречных направлениях пространственно разнесены).

Устройство имеет в своем составе камеру нулевого ветра КНВ и электронно-акустический измерительный блок ЭАБ, состоящий из акустических приемников АП1, АП2, … (по числу каналов ультразвукового анемометра), акустических излучателей АИ1, АИ2, … (по числу каналов ультразвукового анемометра), формирователей электрических импульсов Φ1, Ф2, … (по числу каналов ультразвукового анемометра), регулируемых линий задержки электрических импульсов Л31, Л32, … (по числу каналов ультразвукового анемометра) и блока управления линиями задержки БУЛЗ, имеющего управляющие выходы 1, 2, … (по числу линий задержки).

Выходы акустических приемников АП1, АП2, … соединены с линейными входами 1 соответствующих им линий задержки ЛЗ1, ЛЗ2, …, управляющие входы 2 которых соединены с соответствующими выходами 1, 2, … блока управления БУЛЗ. Выходы линий задержки ЛЗ1, ЛЗ2, … через формирователи электрических импульсов Φ1, Ф2, … соответственно соединены с входами акустических излучателей АИ1, АИ2, … .

Камера нулевого ветра создает модельную среду с известной (нулевой) скоростью ветра и установившейся температурой воздуха. Акустические излучатели АИ1, АИ2 … и акустические приемники АП1, АП2, … осуществляют, соответственно, генерацию и прием акустических импульсов, линии задержки ЛЗ1, ЛЗ2, … осуществляют задержку электрических импульсов на заданное блоком управления БУЛЗ время, формирователи Φ1, Ф2, … осуществляют формирование электрических сигналов с параметрами, необходимыми для возбуждения генерации акустических импульсов акустическими излучателями АИ1, АИ2, …, блок управления БУЛЗ осуществляет установку времени задержки линий задержки ЛЗ1, ЛЗ2, … в соответствии с заданными испытателем значениями температуры воздуха Т_зад и скорости ветра V_зад.

Устройство работает следующим образом (на примере двухканального (однокоординатного) ультразвукового анемометра).

Для выполнения операции поверки ультразвуковой анемометр помещают в камеру нулевого ветра, включают его в режим измерений и сравнивают значения ветра V_уа., показанные ультразвуковым анемометром, с истинным значением скорости ветра в воздушной среде V_cp.(V_cp. = 0): эти значения должны совпадать друг с другом в пределах заданной погрешности измерений ультразвукового анемометра.

Затем устанавливают акустические приемники АП1 и АП2 электронно-акустического измерительного блока ЭАБ вплотную к акустическим излучателям АИ ультразвукового анемометра, обеспечивая между ними непосредственный акустический контакт, а акустические излучатели АИ1 и АИ2 электронно-акустического измерительного блока ЭАБ устанавливают вплотную к акустическим приемникам АП ультразвукового анемометра, также обеспечивая между ними непосредственный акустический контакт.

При включении ультразвукового анемометра акустические импульсы с его акустических излучателей АИ поступают непосредственно на входы акустических приемников АП1 и АП2. В первом канале акустический импульс, поступивший на акустический приемник АП1, преобразуется в электрический, проходит через линию задержки Л31, поступает на вход формирователя Ф1 и далее - на вход акустического излучателя АИ1, где преобразуется в акустический импульс, который поступает непосредственно на вход акустического приемника АП первого канала ультразвукового анемометра. Аналогично, во втором канале акустический импульс, поступивший на акустический приемник АП2, преобразуется в электрический, проходит через линию задержки Л32, поступает на вход формирователя Ф2 и далее - на вход акустического излучателя АИ2, где преобразуется в акустический импульс, который поступает непосредственно на вход акустического приемника АП второго канала ультразвукового анемометра. При этом ультразвуковой анемометр производит вычисление значений скорости ветра V_ута согласно своей вычислительной программе.

В соответствии с методикой поверки, испытатель последовательно вводит в блок управления линиями задержки БУЛЗ значения скорости ветра V_зад, а также произвольные значения температуры воздуха Т_зад и значения констант L₁ L₂. Значения температуры воздуха Т_зад должны входить в заданный температурный диапазон работы ультразвукового анемометра, значения L₁ L2, являющиеся расстояниями между акустическим приемником и излучателем ультразвукового анемометра для каналов 1 и 2, как правило, приводятся в паспорте прибора (соответствие значений L₁, L₂ заводским установкам было установлено на первом шаге испытаний). На основании этих данных процессор блока управления БУЛЗ вычисляет значения времен задержки t₁ и t₂ линий задержки Л31 и Л32 по формулам:

и через выходы 1, 2 выдает соответствующие команды на управляющие входы линий задержки ЛЗ1 и ЛЗ2. После этого испытатель производит сравнение значений скорости ветра V_уа, показанные ультразвуковым анемометром, со значениями V_зад, заданными испытателем в соответствии с методикой испытаний. Значения V_уа и У_зад должны совпадать в пределах заданной погрешности измерений ультразвукового анемометра.

На фиг.2 представлен вариант устройства, реализующего способ для ультразвуковых анемометров, в которых применена бистатическая акустическая схема (в бистатической акустической схеме для излучения и приема акустических импульсов используются одни и те же электроакустические преобразователи, последовательно переключаемые в режим приема или в режим генерации, а каналы распространения акустических сигналов во встречных направлениях пространственно совмещены).

Устройство имеет в своем составе камеру нулевого ветра КНВ и электронно-акустический измерительный блок ЭАБ, состоящий из электроакустических преобразователей ЭАП1, ЭАП2, … (по числу каналов ультразвукового анемометра), коммутаторов-формирователей электрических импульсов КФ1, КФ2, … (по числу каналов ультразвукового анемометра), регулируемых линий задержки электрических импульсов ЛЗ1, ЛЗ2, … (по числу каналов ультразвукового анемометра) и блока управления линиями задержки БУЛЗ, имеющего управляющие выходы 1, 2, … (по числу каналов ультразвукового анемометра). Входы/выходы электроакустических преобразователей ЭАП1, ЭАП2, … соединены соответственно с портами 1 коммутаторов-формирователей КФ1, КФ2, порты 3 которых соединены с линейными входами 1 соответствующих им линий задержки ЛЗ1, ЛЗ2, … Порты 2 коммутаторов-формирователей КФ1, КФ2, … соединены с выходами соответствующих им линий задержки ЛЗ1, ЛЗ2, а управляющие входы 2 линий задержки ЛЗ1, ЛЗ2, … соединены с соответствующими выходами 1, 2, … блока управления БУЛЗ.

Камера нулевого ветра создает модельную среду с известной (нулевой) скоростью ветра и установившейся температурой воздуха. Электроакустические преобразователи ЭАП1, ЭАП2, … осуществляют генерацию и прием акустических импульсов, линии задержки ЛЗ1, ЛЗ2, … осуществляют задержку электрических импульсов на заданное блоком управления БУЛЗ время, коммутаторы-формирователи КФ1, КФ2, … осуществляют коммутацию электрических сигналов согласно заданному алгоритму работы и формирование электрических сигналов с параметрами, необходимыми для возбуждения генерации акустических импульсов электроакустическими преобразователями ЭАП1, ЭАП2, блок управления БУЛЗ осуществляет установку времени задержки линий задержки ЛЗ1, ЛЗ2, … в соответствии с заданными испытателем значениями температуры воздуха Т_зад и скорости ветра V_зад.

Устройство работает следующим образом (на примере одноканального (однокоординатного) ультразвукового анемометра).

Для выполнения операции поверки ультразвуковой анемометр помещают в камеру нулевого ветра, включают его в режим измерений и сравнивают значения ветра V_уа, показанные ультразвуковым анемометром, с истинным значением скорости ветра в воздушной среде V_cp.(V_cp. = 0): эти значения должны совпадать друг с другом в пределах заданной погрешности измерений ультразвукового анемометра.

Затем устанавливают электроакустические преобразователи ЭАП1 и ЭАП2 электронно-акустического измерительного блока ЭАБ вплотную к акустическим излучателям АИ ультразвукового анемометра, обеспечивая между ними непосредственный акустический контакт.

При включении ультразвукового анемометра акустические импульсы с одного из его электроакустических преобразователей ЭАП, работающего в режиме генерации, поступают непосредственно на вход электроакустического преобразователя устройства, работающего в режиме приема (например, ЭАП1). Акустический импульс, поступивший на электроакустический преобразователь ЭАП1, преобразуется в электрический, поступает на порт 1 коммутатора-формирователя КФ1 и направляется им в виде электрического импульса на линейный вход линии задержки ЛЗ1, задерживается ею на заданный интервал времени t₁ и поступает через порт 2 коммутатора-формирователя КФ2 на вход электроакустического преобразователя ЭАП2, где преобразуется в акустический импульс и направляется на второй электроакустический преобразователь ЭАП ультразвукового анемометра, работающий в режиме приема. В следующий момент времени (определяемый тактовой частотой работы ультразвукового анемометра - частотой переключения режимов «генерация/прием» его электроакустических преобразователей) акустический импульс со второго электроакустического преобразователя ЭАП ультразвукового анемометра, работающего теперь в режиме генерации, поступает на вход электроакустического преобразователя ЭАП2. Этот акустический импульс преобразовывается в электрический, поступает на порт 1 коммутатора-формирователя КФ2 и направляется им в виде электрического импульса на линейный вход линии задержки Л32, задерживается ею на заданный интервал времени t₂ и поступает через порт 2 коммутатора-формирователя Ф1 на вход электроакустического преобразователя ЭАП1, где преобразуется в акустический импульс и направляется на первый электроакустический преобразователь ЭАП ультразвукового анемометра, работающий теперь в режиме приема. При этом ультразвуковой анемометр производит вычисление значений скорости ветра V_уа согласно своей вычислительной программе.

В соответствии с методикой поверки, испытатель последовательно вводит в блок управления линиями задержки БУЛЗ значения скорости ветра V_зад, а также произвольные значения температуры воздуха Т_зад и значение константы L. Значения температуры воздуха Т_зад должны входить в заданный температурный диапазон работы ультразвукового анемометра, значения L, являющиеся расстоянием между электроакустическими преобразователями ЭАП ультразвукового анемометра, как правило, приводятся в паспорте прибора (соответствие значения L заводским установкам было установлено на первом шаге испытаний). На основании этих данных процессор блока управления БУЛЗ вычисляет значения времен задержки t₁ и t₂ линий задержки ЛЗ1 и ЛЗ2 по формулам:

и через выходы 1, 2 выдает соответствующие команды на управляющие входы линий задержки ЛЗ1 и ЛЗ2. После этого испытатель производит сравнение значений компоненты скорости ветра V_уа, показанных ультразвуковым анемометром, со значениями V_зад, заданными испытателем в соответствии с методикой испытаний. Значения V_ута и V_зад должны совпадать в пределах заданной погрешности измерений ультразвукового анемометра.

Источники информации

1. INTERNATIONAL STANDARD ISO 16622:2002.

Meteorology: Sonic anemometers/thermometers. Acceptance test methods for mean wind measurements.

2. Пат. 2319987 Рос. Федерация, МПК G01W 1/02. Ультразвуковой термоанемометр с устройством автоматического восстановления точностных характеристик измерений [текст] / А.А. Азбукин, А.Я. Богушевич, B.C. Ильичевский, В.А. Корольков, В.Д. Шелевой. - №2006119583/28; заявл. 05.06.06; опубл. 20.03.08, Бюл. №8. - 3 с., - 2 ил.

1. Способ поверки ультразвукового анемометра, при котором ультразвуковой анемометр помещают в неподвижную воздушную среду с произвольно установившейся температурой воздуха, включают в режим измерений и сравнивают значения скорости ветра, полученные ультразвуковым анемометром, со значением скорости ветра в неподвижной воздушной среде, которые должны совпадать, отличающийся тем, что об окончательном соответствии метрологических характеристик ультразвукового анемометра паспортным данным судят после того, как преобразовывают акустические импульсы, излучаемые акустическими излучателями ультразвукового анемометра, в электрические, исключая при этом распространение акустического импульса через воздушную среду, и задерживают полученные электрические импульсы на время t_i, устанавливаемое испытателем (время задержки t_i определяют по формуле t_i=L_i/20.067√T_зад±V_зад, где i - номер канала ультразвукового анемометра, L_i - расстояние между акустическим излучателем и приемником i-го канала ультразвукового анемометра, T_зад - значения температуры воздуха, которые задаются испытателем произвольно в пределах рабочего температурного диапазона ультразвукового анемометра, V_зад - значения компоненты скорости ветра, которые задаются испытателем в соответствии с методикой испытаний), далее преобразовывают задержанные электрические импульсы в акустические и направляют их, также исключая распространение акустического импульса через воздушную среду, на акустические приемники соответствующих каналов ультразвукового анемометра, и затем сравнивают полученные ультразвуковым анемометром значения компоненты скорости ветра V_уа со значениями V_зад, заданными испытателем в соответствии с методикой испытаний (значения V_уа и V_зад должны совпадать в пределах заданной погрешности измерений ультразвукового анемометра).

2. Устройство для поверки ультразвукового анемометра, построенного по бистатической акустической схеме, имеющее в своем составе камеру нулевого ветра, отличающееся тем, что в состав устройства дополнительно включен электронно-акустический блок, состоящий из акустических приемников, акустических излучателей, формирователей электрических импульсов и регулируемых линий задержки электрических импульсов, число которых соответствует числу акустических каналов ультразвукового анемометра, а также блока управления линиями задержки, имеющего управляющие выходы по числу линий задержки, при этом выходы акустических приемников соединены с линейными входами соответствующих им линий задержки, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами блока управления линиями задержки, а выходы линий задержки через формирователи электрических импульсов соответственно соединены с входами акустических излучателей.

3. Устройство для поверки ультразвукового анемометра, построенного по моностатической акустической схеме, имеющее в своем составе камеру нулевого ветра, отличающееся тем, что в состав устройства дополнительно включен электронно-акустический блок, состоящий из электроакустических преобразователей, коммутаторов-формирователей электрических импульсов и регулируемых линий задержки электрических импульсов, число которых равно удвоенному числу каналов ультразвукового анемометра, а также блока управления линиями задержки, имеющего управляющие выходы по числу линий задержки, причем вход/выход каждого из электроакустических преобразователей соединен с входным/выходным портом соответствующего ему коммутатора-формирователя, выходные порты которых соединены с линейными входами соответствующих им линий задержки, выходы которых соединены с входными портами соответствующих коммутаторов-формирователей, а управляющие входы линий задержки соединены с соответствующими выходами блока управления линиями задержки.