Устройство для измерения вихрево-го компонента скорости потока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<и>822О38

Ф т ф (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 1806.79 (21) 2781376/ 8-10 (51)М. Кл. с присоединением заявки HP

G 01 P 5/00

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.0481. Бюллетень Ио 14

Дата опубликования описания 1504,81 (53) УДК 681.89 (088.8) (72) Автор изобретения

В.Д.Погребенник

Физико-механический институт ордена Ле ифй

AH Украинской CCP (71) Заявитель

J

4 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВИХРЕВОГО КОМПОНЕНТА

СКОРОСТИ ПОТОКА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения вихревого компонента скорости потока.

Известны устройства для измереиия вихревого компонента скорости потока жидкости, содержащие систему тел, обтекаемых потоком, выполненную в виде пар одинаково ориентированных тел, связанных с осью, проходящей через центр тяжести пары, и узел измерения силового воздействия, выполненный в виде измерителя вращающего момента Г1).

Недостатком таких устройств является ограниченная область использова-15 ния вследствие того, что они позволяют определять вихревую составляющую скорости потока жидкости только на небольшой площади..

Наиболее близким к предложенному 20 по технической сущности является устройство для измерения вихревого компонента скорости потока, содержащее импульсный генератор, выход которого через последовательно соединенные усилители мощности и коммутатор присоединен к двум акустическим преобразователям, расположенным в одной вершине многоугольника, в остальных вершинах которого расположены отража- 30 тели, приемные усилители, соединенные через коммутатор с акустическими преобразователями, и блок управления, подключенный к управляющим входам коммутатора (2) .

Недостатком этого устройства является Малая помехозащищенность из-эа влияния случайных помех, а также невысокая точность измерений, особенно при измерении вихревых компонентов скорости потока малой величины.

Бель изобретения — повышение помехоэащищенности и точности измерения вихревых компонентов скорости потока.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство для измерения вихревого компонента скорости нотока введены первый и второй амплитудные детекторы, первый и второй нормализаторы уровня сигналов, блок задержки, первый и второй преобразователи "напряжение"ток", формирователь, одновибратор, первый и второй триггер, интегрирукщий конденсатор, нуль-орган, первый и второй электронные ключи и блок квантования и кодирования временного интервала, причем к выходам первого и второго приемных усилителей при822038 соединены, соответственно, входы первого и второго амплитудных детекторов, к выходу первого амплитудного детектора через первый нормализатор уровня подсоединен вход первого преобразователя "напряжение-ток", а к выходу второго амплитудного детектора через последовательно соединенные второй нормализатор уровня и блок .задержки — вход второго преобразователя напряжение-ток", выход второго преобразователя "напряжение-ток" непосредственно, а выход первого преобразователя "напряжение-код" через первый электронный ключ соединены с первой обкладкой интегрирующего конденсатора и входом нуль-органа, вторая обкладка интегрирующего конденсатора и вход второго электронного ключа соединены с общей шиной, выход нуль-органа соединен с нулевым входом первого триггера, единичный вход которого через последовательно соединенные одновибратор и формирователь соединен с выходом нор мализатора, нулевой выход первого триггера подключен к управляющему входу первого электронного ключа, а единичный выход — ко входу блока квантования и кодирования временного интервала, управляющему входу второго преобразователя "напряжение-ток" и к нулевому входу второго триггера, единичный вход которого соединен с выходом устройства управления, а нулевой выход — с. управляющим входом второго электронного ключа.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства для измерения вихревого компонента скорости потока. Устройство содержит отражатели 1, образующие вершины многоугольника, акустические преобразователи 2 и 3, размещенные в одной из вершин многоугольника., коммутатор 4, усилители

5 и 6 мощности, импульсный генератор 7, -приемные усилители 8 и 9, амплитудные детекторы 10 и 11, пер" вый 12 и второй 13 нормализаторы уровня сигналов, блок 14 задержки, первый 15 и второй 16 преобразователи "напряжение-ток", формирователь

17, одновибратор 18, первый электронный ключ 19, интегрирующий конденсатор 20, второй электронный ключ 21, первый 22 и второй 23 триггеры, нульорган 24, блок 25 управления и блок

26 квантования и кодирования временного интервала.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии четырехканальный коммутатор закрыт, а второй триггер 23 удерживает открытым второй электронный ключ 21, вследствие чего конденсатор 20 разряжен до нулевого уровня. До начала измерения первый триггер 22 находится в нулевом состоянии, при этом его выходные сигналы открывают первый электронный ключ 19 и устанавливают коэффициент преобразования первого 15 и второго

16 преобразователей "напряжение-ток"

5 равными между собой. Импульсом запуска устройства 25 управления открываются первые два канала четырехканального коммутатора 4, запускается импульсный генератор 7, второй триггер 23 устанавливается в единичное состояние и второй электронный ключ

21 закрывается. Импульсный генератор

7 формирует импульс заданной длительности и частоты, который подается через усилители 5 и б мощности и первые два канала четырехканального коммутатора 4 на акустические преобразователи 2 и 3. Акустические преобразователи 2 и 3, расположенные в одной вершине многоугольника, излуча20 ют два акустические импульса в противоположных направлениях вдоль его сто-рон. Излученные сигналы проходят последовательно все его стороны и возвращаются к акустическим преобразователям 2 и 3, отразившись от отражателей, расположенных в остальных верши нах.

После окончания импульса излучения устройство 25 управления закрывает первые два канала четырехканального коммутатора 4 и открывает два его другие канала. Отраженные сигналы принимаются акустическими преобразователями 2, 3 и через два канала коммутатора 4 подаются на усилители

8 и 9, а затем на амплитудные детекторы 10 и 11. Для каждого момента времени выходные сигналы амплитудных детекторов 10 и 11, состоящие из полезных сигналов U„() и u2(t) и

40 аддитивных помех <„ (t) и (, (t) подаются на нормализаторы 12 и 13 уровня.

Нормализованный сигнал U (t) подает ся на блок 14 задержки, выходной сигнал которого определяется как

45 U (t- )=U(t Р (+ t>) . где à — время задержки сигнала.

Сигналы u (t) и 02(t-Г ) поступают на преобразователи . "напряжениеток" 15 и 16, выходные сигналы которых равны

-,ф)= к,pu„(+)+ „фЦ. 2(+- )- =<2(2(-" ®7,1 S>31

55 где К„ и К вЂ” коэффициеиты передачи

2 преобразователей "напряжение-ток" 15 и 16.

Суммарный ток — I (t) + l (t- ) заряжает конденсатор 20 до напряжения ц,„..

При К = К = К значение U имеет вид

822038 ток" 16 равным К . Сигнал с нулевого выхода второго триггера 23 открывает второй электронный ключ 21. Так как. в.этот момент к интегрирующему конденсатору 20 подключен источник тока

I>(t), то напряжение на конденсаторе

20 начинает убывать. В момент времени, когда оно достигает нулевого значения, срабатывает нуль-орган 24, который опрокидывает первый триггер

22. Сигнал с нулевого выхода первого триггера 22 открывает первый ключ 19, а сигнал с единичного выхода первого триггера 23 опрокидывает второй триггер 23 и устанавливает равными коэффициенты преобразования преобразова15 телей "напряжение-ток" 15 и 16. Сигнал с нулевого выхода второго триггера 23 закрывает второй ключ 21. Ia выходе блока 26 квантования и кодирования появляется результат изме20 рения — длительность временного интервала т((v „ (u„(l -u,(Ô -Т )) ° 1 ( з а(+)

При отсутствии помех среднее значение вихревого компонента скорости потока определяется следующей зависимостью

С увеличением времени интегрирования погрешность, обусловленная по.мехой, существенно уменьшается.

Предложенное устройство повышает 45 помехозащищенность и точность изме.рения компонентов вихря вследствие выполнения операции интегрирования случайных помех. Для получения максимальной точности интервал интегрирования необходимо выбирать равным максимально возможной длительности излученного сигнала для данного кон(тура.

Формула изобретения

Устройство для измерения вихревого компонента скорости потока, содержащее импульсный генератор, выход 60 которого через последовательно со- . единенные усилители мощности и. коммутатор присоединен к двум акустическим преобразователям, расположенным в одной вершине многоугольника, в 65 где Т вЂ,время интегрирования, C — постоянная.

Сигнал с выхода первого нормализатора 12 уровня поступает на формирователь 17. Когда входное напряжение достигает наперед заданного уровня, на выходе формирователя 17 возникает рабочий перепад напряжения, .который подается на одновибратор 18.

Через, некоторый промежуток времени, который определяется моментом равенства нормируемых напряжений, на выходе одновибратора 18 появляется перепад напряжения, который опрокидывает первый триггер 22. Сигнал с нулевого выхода первого триггера 22 закрывает первый электронный ключ

19, а сигнал с единичного выхода подается на вход блока квантования и кодирования временного интервала, опрокидывает второй триггер 23 и устанавливает коэффициент преобразования преобразователя "напряжение-+ 4 К„т„(0„(1)-" (з))

Ю"Ot Чо () где )(. — коэффициент пропорциональности.

Влияние помех сводится к появлению абсолютной погрешности л(" „н, которая равна т„ Вью

"ЕМ f 4 (< 4Ф(М

6у ЧU2(t) Tab» ()-l,(t-Ü))æ-a g,(tlat остальных вершинах которого расположены отражатели, приемные усилители, соединенные через коммутатор с акустическими преобразователями, и блок управления, подключенный к управляющим входам коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и точности измерения, в него введены первый и второй амплитудные детекторы, первый и второй нормализаторы уровня сигналов, блок задержки, первый и второй преобразователи ."напряжениеток", формирователь, одновибратор, первый и второй триггер, интегрирующий конденсатор, нуль-орган, первый и второй электронные ключи и блок квантования и кодирования временного интервала, причем к выходам первого и второго приемных усилителей присоединены, соответственно, входы первого и второго амплитудных детекторов, к выходу первого амплитудного детектора через первый нормализатор уровня подсоединен вход первого преобразователя "напряжение-ток", а к выходу второго амплитудного детектора через последовательно соединенные второй нормализатор уровня и блок задержки — вход второго преобразователя "напряжение-ток", выход второго преобразователя "напряжениеток" непосредственно, а выход первого преобразователя "напряжение-ток" через первый электронный ключ соединены с первой обкладкой интегрирующего конденсатора и входом нуль-органа, вторая обкладка интегрирующего конденсатора и вход второго электронного ключа соединены с общей шиной, выход нуль-органа соединен с нулевым входом первого триггера, 822038 б

\ б

Составитель и. Баседников

Техред M.Коштура Корректор M.Демчнк

Редактор М.Хома

Заказ 1805/67 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 единичный вход которого через последовательно соединенные одновибратор и формирователь соединен с выходом первого нормализатора, нулевой выход первого триггера подключен к управляющему входу первого электрон5 ного ключа, а единичный выход — ко входу блока квантования и кодирования временного интервала, управлякщему входу второго преобразователя

"напряжение-,ток" и к нулевому входу второго триггера, единичный вход ко!

О торого соединен с выходом устройства управления, а нулевой выход — с управляющим входом второго электронного ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9438933, кл. 6 01 Р 5/00, 1974.

2. Rossby Т. An oceanic vorticity

meter. - "Journa1 Магine Researche", i975, 9 2, v. 33, р, 213 °