Устройство для измерения модуля и направления вектора скорости потока

 

Использование: в измерительной технике при определении характеристик вектора скорости воздушных и жидкостных потоков. Сущность изобретения: в устройстве узел ориентации по потоку датчика модуля вектора скорости выполнен в виде неподвижного полукольца, двух колец с перпендикулярными осями вращения, рамы с грузом и стабилизатором. Соединение между собой этих конструктивных элементов обеспечивает пространственную ориентацию по потоку датчика модуля вектора скорости, что приводит к повышению точности измерения. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовно при определении характеристик вектора скорости воздушных и жидкостных потоков.

Известно устройство для измерения модуля и направления вектора скорости потока, включающее датчик измерения модуля вектора скорости потока, выполненный в виде приемника воздушного давления с элементами измерения разности полного и статического давлений, и узел его ориентации по потоку в азимутальной плоскости, выполненный в виде пластины, закрепленной с возможностью поворота на стержне [1].

Недостатком данного устройства является низкая точность измерений, обусловленная тем, что датчик измерения модуля вектора скорости потока располагается по потоку с помощью узла его ориентации только по направлению (в азимутальной плоскости), а не в пространстве, т.е. отсутствует его ориентация в продольной и боковой плоскостях, в связи с чем возникают ошибки при измерении.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения вектора скорости потока, включающее датчик модуля вектора скорости потока и узел его ориентации по потоку по двум осям [2].

Недостатком такого устройства является невозможность пространственной ориентации датчика потока.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет пространственной ориентации по потоку датчика измерения модуля вектора скорости в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

Для этого устройство для измерения модуля и направления вектора скорости потока, включающее датчик измерения модуля вектора скорости потока и узел его ориентации по потоку, включающий груз и стабилизатор, закрепленный с одной стороны горизонтальной рамы вдоль ее продольной оси, с противоположной стороны которой установлен датчик модуля вектора скорости потока, дополнительно содержит неподвижное полукольцо и расположенные одно в другом наружное и внутреннее кольца, при этом рама соединена с внутренним кольцом с возможностью вращения вокруг своей поперечной оси, внутреннее кольцо скреплено с наружным с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, наружное кольцо установлено в неподвижном полукольце с возможностью вращения вокруг продольной оси рамы, а груз расположен в нижней части рамы в месте соединения наружного и внутреннего колец.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для измерения модуля и направления вектора скорости потока включает датчик 1 измерения модуля вектора скорости потока, состоящий, например, из приемника 2 воздушного давления с элементами 3 измерения разности полного и статического давлений, и узел его ориентации по потоку, причем элементы 3 измерения разности полного и статического давлений могут быть выполнены в виде расположенных в корпусе сильфона кривошипно-шатунной передачи и потенциометра, преобразующих перемещение сильфона под действием разности полного и статического давлений в электрический сигнал.

Устройство также снабжено тремя датчиками 4-6 углового положения вектора скорости потока.

Узел ориентации по потоку датчика 1 измерения модуля вектора скорости выполнен в виде закрепленных на раме 7 стабилизатора 8, груза 9, неподвижного полукольца 10 и двух расположенных друг в друге взаимно перпендикулярных колец 11 и 12 внутреннего и наружного.

Рама 7 имеет возможность вращаться вокруг своей поперечной оси ОZ относительно мест крепления кольца 11 в раме 7. Рама 7 вместе с внутренним кольцом 11 вращается вокруг вертикальной оси ОY относительно мест крепления кольца 11 в кольце 12. Конструкция, включающая раму 7, кольцо 11 и кольцо 12, вращается вокруг продольной оси ОХ рамы относительно мест крепления кольца 12 в неподвижном полукольце 10.

Датчик 1 и стабилизатор 8 размещены на противоположных сторонах рамы 7 вдоль ее продольной оси Х, а груз 9 расположен в нижней части рамы 7 в месте соединения внутреннего 11 и наружного 12 колец.

Датчики 4-6 углового положения вектора скорости могут быть выполнены, например, в виде потенциометрических, индукционных и т.п. датчиков.

Устройство работает следующим образом.

При помещении устройства в поток датчик 1 измерения модуля вектора скорости благодаря узлу его ориентации в пространстве располагается вдоль вектора скорости потока V. При этом сигналы, пропорциональные величине вектора скорости потока и его угловому положению в пространстве, могут быть измерены с помощью датчика 1 и датчиков 4-6, после чего могут быть вычислены амплитуда и пространственное положение вектора скорости потока в любой момент времени.

Предложенное устройство для измерения модуля и направления вектора скорости потока позволяет повысить точность измерений за счет пространственной ориентации по потоку датчика измерения модуля вектора скорости в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ И НАПРАВЛЕНИЯ ВЕКТОРА СКОРОСТИ ПОТОКА, содержащее датчик модуля вектора скорости потока и узел его ориентации по потоку, включающий груз и стабилизатор, закрепленный с одной стороны горизонтальной рамы вдоль ее продольной оси, с противоположной стороны которой установлен датчик модуля вектора скорости потока, отличающееся тем, что в узел ориентации по потоку датчика модуля вектора скорости потока дополнительно введены неподвижное полукольцо и расположенные одно в другом наружное и внутреннее кольца, при этом рама соединена с внутренним кольцом с возможностью вращения вокруг своей поперечной оси, внутреннее кольцо скреплено с наружным с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, наружное кольцо установлено в неподвижном полукольце с возможностью вращения вокруг продольной оси рамы, а груз расположен в нижней части рамы в месте соединения наружного и внутреннего колец.

РИСУНКИ

Рисунок 1