Преобразователь скорости и направления потока

 

Изобретение может быть использовано в векторно-осредняющих измерителях скорости потока, которые измеряют две взаимно ортогональные составляющие скорости потока в подвижной системе координат, вычисляют широтную и меридиональную составлякицие вектора скорости потока и осредняют их за определенный промежуток времени. Целью изобретения является упрощение конструкции за счет снижения аппаратурных затрат. Для этого компас, измеритель синуса-косинуса угла азимута и вычислитель составляющих вектора скорости потока выполнены на четьфех элементах Холла, жестко закрепленных на оси вращения картушки компаса в ценТ ре симметрии зазора. Он образован разноименными полюсами магнитов, установленных на концах картушки симметрично ее оси вращения. Элементы Холла, попарно склеенные по рабочим плоскостям, установлены в пазах на оси вращения картушки в центральной части зазора. Токовые вьшоды первого и третьего, второго и четвертого элементов Холла последовательно соединены соответственно с первым и вторым измерителями взаимно ортогональных составляющих вектора скорости потока в подвижной системе координат. Два потенциальных одноименных вывода первого и четвертого элементов Холла и два потенциальных разноименных вывода : второго и третьего элементов Холла соединены между собой, благодаря чему на выходе устройства появляются разности потенциалов, пропорциональные соответственно зональной и меридиональной составляющим вектора скорости течения. 3 ил. (Л 00 ел СП 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„13558 0 А 1 (51) 4 С 01 С 17/02

t у .r- qц д.,«1 " 3 (%ЯКЛЧОТЯГР. !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ затрат. Для этого компас, измеритель синуса-косинуса угла азимута и вычислитель составляющих вектора скорости потока выполнены на четырех элементах Холла, жестко закрепленных на оси вращения картушки компаса в центре симметрии зазора. Он образован разноименными полюсами магнитов, установленных на концах картушки симметрично ее оси вращения. Элементы

Холла, попарно склеенные по рабочим плоскостям, установлены в пазах на оси вращения картушки в центральной части зазора. Токовые выводы первого и третьего, второго и четвертого элементов Холла последовательно соединены соответственно с первым и вторым измерителями взаимно ортогональных составляющих вектора скорости потока в подвижной системе координат. Два С потенциальных одноименных вывода перФ вого и четвертого элементов Холла и два потенциальных разноименных вывода второго и третьего элементов Холла авив соединены между собой, благодаря чему М на выходе устройства появляются раз- (,Д ности потенциалов, пропорциональные (;Д соответственно зональной и меридио- 4ф калькой составляющим вектора скорости течения. 3 ил. 1Р (21) 3606132/24-10 (22) 09.06.83 (46) 30. 11.87. Бюл. В 44 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР (72) С.Г.Буйнов и И.О.Воронежский (53) 528.526.1 (088.8) (56) Ковалев П.Д., Иволгин В.И. Преобразователь автономного измерителя течений. — Волновые процессы в северо-западной части Тихого океана. Владивосток, 1980, с. 143-145.

Парамонов А.Н. и др. Современные методы и средства измерения гидрологических параметров океана. Киев: Начкова думка, 1979, с. 207. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ И НАПРАВЛЕНИЯ ПОТОКА (57) Изобретение может быть использовано в векторно-осредняющих измерителях.скорости потока, которые измеряют две взаимно ортогональные составля щие скорости потока в подвижной системе координат, вычисляют широтную и меридиональную составляющие вектора скорости потока и осредняют их за определенный промежуток времени. Целью изобретения является упрощение конструкции за счет снижения аппаратурных

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

13

Изобретение относится к приборостроению и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в .векторно-осредняющих измерителях скорости потока, которые измеряют две взаимно ортогональные составляющие скорости потока в подвижной системе координат, вычисляют широтную и .".еридиональную составляющие вектора скорости потока и осредняют их за определенный промежуток времени.

Цель изобретения — упрощение конструкции преобразователя за счет снижения аппаратурных затрат °

На фиг,1 представлен преобразователь скорости, общий вид; на фиг.2 сечение А-А на фиг,1; на фиг.3 †принципиальная электрическая схема преобразователя скорости и направления потока.

Внутри цилиндрического корпуса 1 с герметичной крышкой 2, заполненного демпфирующей жидкостью 3, подвешена картушка 4 с магнитами 5, причем картушка 4 подвешена на шпиле 6 оси 7, жестко закрепленной на корпусе 1, с помощью сферического или конического подпятника 8, в свою очередь, жестко закрепленного выше центра тяжести на оси симметрии картушки 4„ Картушка 4 имеет свободу вращения только вокруг своей оси симметрии, совпадающей с осью 7. Шпилька 9, закрепленная на крышке 2, предохраняет картушку 4 от выпадания. Для получения максимальной чувствительности и минимального угла застоя используются магниты 5, изготовленные из таких материалов, как сплав SaCo, обеспечивающий индукцию в зазоре и максимальный момент картушки 4.

ОХ, OY и OZ — три оси, образующие прямоугольную систему координат, связанную с корпусом преобразователя.

На оси 7 в центральной части зазора между двумя разноименными полюсами магнитов фрезерованием выполнены два взаимно ортогональных паза 10 шириной, равной удвоенной толщине элементов Холла. Элементы Холла 11 и 12 склеены друг с другом по рабочим плоскостям и вклеены в оцин из пазов

10. Аналогично выполнена установка элементов Холла 13 и 14. При этом рабочие плоскости всех четырех элементов Холла лежат на оси OZ а их магниточувствительные оси перпендикулярны этой оси, Элементы Холла 11

55870 2 и 13 соединены последовательно с управляемым генератором тока, например резистором 15, а элементы Холла 12 и 14 соединены йоследовательно с ана5 логичным управляемым генератором 16 тока. Управляемые генераторы 15 и 16 тока служат измерителями взаимно ортогональных составляющих вектора скорости потока. Два разноименных потенциальных электрода элементов Холла 11 и 14 соединены последовательно, ос-. тальные их электроды подключены к выходным клеммам 1? и 18 преобразователя. Соединены последовательно и два одноименных потенциальных электрода элементов Холла 12 и 13. Два других одноименных потенциальных электрода . элементов Холла 12 и 13 подключены к выходным клеммам 19 и 20.

Преобразователь скорости и направления потока работает следующим образом.

Если в начальный момект времени

25 OX корпуса 1 быка параллельна магнитному меридиану, то при повороте корпуса 1 компаса на угол о относительно магнитного меридиана картушка 4 с магнитами 5 остается неподвижной, а

30 элементы Холла 11 — 14 поворачиваются вместе с корпусом 1 на угол aC . При этом через элементы Холла 11 и 13, включенные последовательно с управляемым генератором 15 тока, протекает ток, пропорциональный составляющей

1 вектора скорости течения по оси ОХ, а через элементы Холла 12 и 14, включенные последовательно с управляемым генератором 16 тока, протекает ток, 40 прОпорциональный "оставляющей вектора. скорости течения по оси OY: — nV (1)

ju nVI p (2) где I„ и I, — токи соответственно управляемых генераторов

15 и 16 тока;

V„,, — сосгавляющие вектора ( скорости движения среды относительно корпуса преобразователя, нап-

50 равлекные соответствен о по осям ОХ и ОУ; п — коэффициент пропорциональности, нормирующий номинальный ток элементов Холла.

Таким образом, на потенциальных электродах элементов Холла возникают следующие разкости потекциалов:

1355870

Ь0 ц =KB, I „соз<ц (3)

Й О Ч У (4)

6U< =KB I, cosy; (5) ь U«=KB I s in, (6) где К вЂ” ко э< фи цие нт преобразования элементов Холла;

 — величина вектора магнитной индукции в центре зазора между полюсами магнитов; 10 — угол поворота корпуса преобразователя.

Так как элементы Холла 11 и 14 соединены последовательно разноименными потенциальными электродами, то 15 на выходных клеммах 17 и 18 появляется разность потенциалов

ЬУ„<в =KB (I„costi;I sink)

scnozrssys 4opxysrs< 11) H (2)

6U<,,® =КВ,n(VД соsoL-V sino() . (7) 20

Так как элементы Холла 12 и 13 соединены последовательно одноименными потенциальными электродами, то на клеммах 19 и 20 появляется разность потенциалов 25 ч о =КпВ (Ч„з п<а-V>cosd) . (8)

Таким образом, из формул (7) "и (8) следует, что на выходных клеммах 19 и 20, 17. и 18 появляются разности по- gp тенциалов, пропорциональные соответственно зональной (широтной) и меридиональной составляющим вектора скорости течения.

Формула изобретения

Преобразователь скорости и направления потока, содержащий измеритель двух ортогональных составляющих век- 4о тора скорости потока в подвижной системе координат, компас, измеритель синуса и косинуса угла азимута, вычислитель меридиональной и широтной составляющих вектора скорости потока, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции за счет снижения аппаратурных затрат, компас, измеритель синуса и косинуса угла азимута и вычислитель меридиональной . и широтной составляющих вектора скорости потока выполнены на четырех элементах Холла, жестко закрепленных на .оси вращения картушки компаса в центре симметрии зазора, образованного разноименными полюсами введенных магнитов, установленных на концах картушки симметрично ее оси вращения, причем магниточувствительные оси всех четырех элементов Холла перпендикулярны оси вращения картушки, а магниточувствительные оси первого и второго элементов Холла параллельны между собой и взаимно ортогональны с параллельными между собой магниточувствительными осями третьего и четвертого элементов Холла, причем токовые выводы первого и третьего, второго и четвертого элементов Холла соединены последовательно с первым и вторым соответственно измерителями взаимно ортогональных составляющих вектора скорости потока в подвижной системе координат, два потенциальных одноименных вывода первого и четвертого элементов Холла соединены между собой и два потенциальных разноименных вывода второго и третьего элементов

Холла также соединены между собой.

1355870 д-А фиг. Z

Составитель В.Агапова

Текред И.Верес

Корректор N.Øàðîøè

Редактор А.Огар

Заказ 5767/37 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4