Устройство измерения средней скорости движения воздуха

 

Ф.А. Абрамов, В.А. Кадымов, Л.И..Корогод и Г.А. Мирошник

° ° ° ° ° (72) Авторы изобретения

Институт геотехнической механики АН Украинской ССР (71} Заявитель (54) . УСТРОЙСТВО ИЗИЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ

ВОЗДУХА

Изобретение относится к. измерительной технике, а именно к приборам измерения скорости движения воздуха в горных выработках.

Известен индукционный анемометр, содержащий тахометрический датчик скорости воздуха, формирователь прямоугольных импульсов, преобразователь частотного сигнала в аналоговый и показывающий прибор (1) .

Анемометр предназначен для измерения мгновенной скорости воздуха в одной точке сечения горной выработки. Для получения усредненного во времени и по сечению выработки значения скорости воздуха таким прибором необходимо произвести ряд замеров мгновенной скорости воздуха в различных точках сечения выработки, а также по контрольному анемометру учесть колебания скорости воздуха во времени, что требует дополни2 тельных вычислений и дает невысокую точность измерения.

Известно устройство контроля ра" боты дегазационных скважин, содержа щее датчик скорости воздуха, генератор импульсов стабильной частоты, формирователь тактовых импульсов, выход которого подключей к Т-входу триггера, выход которого соединен с первым входом ключа и с входами

1Е двух одновибраторов, инверсныи выл ход первого одновибратора подключен к С-входу триггера, выход второ-. го одновибратора соединен с R-входом, а выход ключа с Т-входом двоIS ично-десятичного счетчика блока индикации, в котором выходы двоичнодесятичного счетчика через дешифратор подключены к входам цифровых индикаторов (2).

Недостатком устройства является малый интервал времени (около десятой доли секунды), в течение которого производится замер усред92457

Т вЂ”вЂ”

3 ненной скорости потока газа, т.е. устройство позволяет проводить замер только мгновенной скорости движения газа в данной точке и не позволяет измерить среднюю скорость 5 воздуха в выработках больших сечений.

Цель изобретения — измерение среднего значения скорости движения воздуха за любой заданный и:i- tO тервал времени усреднения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены две. цепочки последовательно соединенных делителей частоты и два переклю- 1$ чателя, причем выход датчика движения воздуха соединен с входом первого делителя частоты первой цепочки, выходы всех делЧтелей частоты первой цепочки через первый переключатель подключены к второму входу ключа, а выход генератора импульсов стабильной частоты соединен с входом первого делителя частоты второй цепочки, выходы всех делителей частоты второй цепочки через второй переключатель подключен к входу формирователя тактовых импульсов.

На чертеже приведена функциональная схема прибора.

Прибор содержит датчик 1 скорости движения воздуха, подключенный ко входу цепочки 2 последовательно соединенных делителей частоты с постоянными коэффициентами деления К, К, 3$ ......Кл. Генератор 3 импульсов стабильной частоты подключен ко входу цепочки 4 последовательно соединенных делителей частоты, с теми же коэффициентами деления К, К,......Kg.

Ю

Выходы делителей частоты, входящих в цепочки 2 и 4, подключены к клеммам переключателей 5 и 6. Скользящие контакты переключателей 5 и 6 подключены соответственно к первому входу ключа 7 и ко входу формирователя 8 тактовых импульсов. Блок 9 индикации содержит подключенные последовательно двоично-десятичный счетчик 10, дешифратор 11 и цифровые индикаторы 12. Триггер 13 подключен

no T-входу к выходу формирователя 8 тактовых импульсов, а по выходу - к входам одновибраторов 14 и 15 и второму входу ключа 7, причем выход одновибратора 14 подключен к С-входу триггера 13, а выход одновибратора 15 к R-входу двоично-десятично

9 4 го четчика 10. Выход ключа 7 соединен с Т-входом двоичло-десяти ного счет лика 10.

Устройство работает следующим образом.

Пусть скользящий контакт переключателей 5 и 6 находится в первом положении. При этом импульсы с частотой f от генератора 3 стабильной частоты поступают на вход формирователя 8 тактовых импульсов, а импульсы с частотой f (t) от датчика 1 скорости воздуха, представляющего собой крыльчатый анемометр, поступают на первый вход ключа 7.

В начале цикла измерения триггер 13 находится в нулевом состоянии и сигнал "0", поданный с его выхода на второй вход ключа 7, запрещает проход импульсов от датчика 1 скорости воздуха на счетный вход двоично-десятичного счетчика 10. Формирователь

8 тактовых импульсов представляет собой делитель частоты с постоянным коэффициентом К и на его выходе формируются импульсы с периодом следования

Первый тактовый импульс, пришедший на Т-вход триггера 13, переводит его в единичное состояние. При этом одновибратор 15 формирует кратковременный импульс, который поступает на R-вход счетчика 10, производя его сброс. Сигнал "1" с выхода триггера

13 поступает на второй вход ключа 7 и импульсы от датчика 1 скорости воздуха с частотой f(t) проходят через ключ 7 на Т-вход счетчика 10.

Отсчет импульсов производится до тех пор, пока триггер 13 находится в единичном состоянии.

Второй тактовый импульс с выхода формирователя 8, пришедший íà T-вход триггера 3, переводит его в нулевое состояние, заканчивается отсчет счетчика 10 и в нем оказывается зафиксированным число К т 1 и = f ц )а = f ц )а {t) Коэффициент деления К формирователя 8 тактовых импульсов выбирается таким, чтобы подсчитанное за время Т число импульсов V от датчи10

t5

30

f ! 2 — Т Х К2 ".

5 9 на 1 скорости воздуха численно соответствовало скорости воздуха.

Двоично-десятичнык код этого числа с выходов счетчика 10 поступает на дешифратор 11 и число высвечивается цифровыми индикаторами 12.

По заднему фронту импульса на выходе триггера 13 срабатывает одновиб ратор 14 и с его инверсного выхода сигнал "0" поступает на С-вход триггера 13, запрещая прием информации по Т-входу. Длительностью импульса, выдаваемого одновибратором 14, определяется время, в течение которого индицируется число, записанное в счетчике 10.

По окончании импульса с выхода одновибратора 14 снимается запрет приема информации триггером 13 по

Т-входу и с приходом следующего импульса с выхода формирователя 8 тактовых импульсов цикл работы прибора повторяется.

Полученное таким образом значение скорости воздуха является среднеинтегральным за промежуток времени Т, который достаточно мал (около десятой доли секунды), и его можно считать приблизительно равным значению мгновенной скорости воздуха в этой точке.

При необходимости увеличения интервала времени, в течение которого измеряется среднее значение скорости движения воздуха, переключатели 5 и

6 устанавливаются в положение, когда их скользящие контакты подключены к выходам i-x делителей частоты. В этом случае на вход формирователя 8 тактовых импульсов поступают импульсы с частотой и период следования импульсов на его выходе равен

Таким образом, период времени измерения увеличивается в К, К ...К; раэ.

На Т-вход счетчика 10 поступают импульсы с частотой

24579 6

3а интервал времени измерения в счетчике 10 фиксируется число

Сравнивая последнее выражение с (1) находим, что если f (t) =const, полученные значения V и равны между собой. Если же f(t) =Var, то

V! представляет собой усредненное значение скорости воздуха за интервал времени Т К!. К ...К;, т.е. в

К! К2...К; раз больший, чем в первом режиме.

В зависимости от периода пульсаций скорости воздушного потока и от сечения выработки, в которой производится. замер скорости воздуха, перемещением скользящих контактов переключателей 5 и 7 выбирается необходимый интервал времени усреднения, например 1 с, 10 с, 20 с, 100 с и т.д. Работа всех остальных узлов схемы в этих режимах аналогична описанному ранее.

Формула изобретения

Устройство измерения средней скорости движения воздуха, содержащее датчик скорости воздуха, генератор импульсов стабильной частоты, формирователь тактовых импульсов, выход которого подключен к Т-входу триггера, выход которого соединен с первым входом ключа и с входами двух одновибраторов, инверсный выход первого одновибратора подключен к

С-входу триггера, выход второго одновибратора соединен с R-входом, а выход ключа с Т-входом двоичнодесятичного счетчика блока индикации, в котором выходы двоично-десятичного счетчика через дешифратор подключены к входам цифровых индикаторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью измерения среднего значения скорости движения воздуха за любой заданный интервал времени усреднения, в устройство введены две цепочки последовательно соединенных делителей частоты и два переключателя, причем выход датчика движения воздуха соединен с входом первого делителя частоты первой

7 924579

Составитель И. Хаустов

Редактор С. Юско Техред А. Ач Корректор И. Пожо

Заказ 2806/60 тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 цепочки, выходы всех делителей частоты первой цепочки через первый переключатель подКлючены к второму входу ключа, а выход генератора импульсов стабильной частоты соединен с входом первого делителя частоты второй цепочки, выходы всех делителей частоты второй цепочки через второй переключатель подключены к входу формирователя тактовых импульсов.

Источники информации, ) принятые во внимание при экспертизе

1. Абрамов Ф.А. и др. Лабораторный практикум по рудничной вентиляции. H., 1966, с. 98-100.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2693112/22-03, 16 кл. G О1 P 5/06, Е 21 F 7/00, 1979 (прототип).