Датчик параметров ветра

 

Использование: в метеорологическом приборостроении для измерения параметров ветра. Сущность изобретения: с целью получения более компактной и прочной конструкции, а также симметричной угловой характеристики чувствительности датчик выполнен в виде двух или более самостоятельных вертикально расположенных модулей, скрепленных между собой и с основнием, при этом каждый модуль представляет собой симметричную рамочную конструкцию, в которой с помощью опорных втулок установлена ось ветроприемника. 3 ил.

Изобретение относится к метрологическому приборостроению и предназначено для использования в измерителях параметров ветра.

Известны датчики параметров ветра, содержащие винтокрылые ветроприемники, реагирующие на скорость воздушного потока. Ветроприемники, число которых может быть различным, жестко ориентированы в пространстве относительно друг друга. Датчик состоит из центральной вертикальной стойки, закрепленных на ней трубчатых консолей с ветроприемниками. Оси чувствительности ветроприемников совпадают с осями консолей. Длина консолей выбирается из соображений уменьшения влияния центральной стойки и взаимного влияния ветроприемников. В данном датчике длина консолей достигает 600 мм при диаметре 20 мм.

Такая конструкция датчика имеет ряд недостатков.

Датчик имеет большие габаритные размеры. При больших скоростях ветра консоли склонны к автоколебаниям, что может привести к разрушению датчика. Угловая характеристика ветроприемников несимметрична вследствие влияния центральной стойки и консолей. Это влияние проявляется тем значительней, чем больше скорость ветра, что приводит к неоднозначной угловой характеристике ветроприемника.

Последнее обстоятельство вызывает дополнительные трудности при аппаратной обработке сигналов и приводит к появлению дополнительных погрешностей, так как в этом случае приходится пользоваться некоторыми усредненными угловыми характеристиками.

Цель изобретения заключается в уменьшении габаритов, повышении прочности конструкции и уменьшении погрешности измерений.

Это достигается тем, что датчик выполнен в виде двух или более самостоятельных вертикально расположенных модулей, скрепленных между собой и с основанием, при этом каждый модуль представляет собой симметричную рамочную конструкцию, в которой с помощью опорных втулок установлена ось ветроприемника.

Таким образом, датчик представляет собой этажерочную конструкцию, состоящую из отдельных одинаковых модулей. Количество модулей в датчике и взаимное угловое положение может быть различным.

В большинстве применений достаточно иметь двухмодульную конструкцию с ортогональным расположением ветроприемников, когда требуется, например, информация об исправности датчика и, кроме того, предъявляются более жесткие требования к точности измерения направления при малых скоростях ветра, может использоваться трехмодульная конструкция с расположением модулей под 120о.

Вследствие симметрии подвеса ветро-приемников, а также применения более тонких трубок за счет компактности конструкции, угловая характеристика датчика получается симметричной и практически не зависит от скорости до значений 50-60 м/с.

На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого датчика, общий вид; на фиг. 2 и 3 - конструкция модуля датчика.

Датчик состоит из модулей, расположенных вертикально и под углом 90о друг к другу. Модули скреплены между собой и с основанием.

Модуль состоит из рамки 1, симметрично расположенных бобышек 2, опорных втулок 3, в которых укреплена ось 4. На оси 4 располагаются подшипники 5, наружная обойма которых посажена в ступицу 6 ветроприемника 7. В ступицу ветроприемника вмонтирован магнит 8, а в опорной втулке размещена пара герконов 9, образующих вместе с магнитом устройство выдачи информации о скорости и направлении вращения ветроприемника.

Датчик работает следующим образом.

Рассмотрим работу отдельного модуля (фиг. 2).

Воздушный поток приводит во вращение ветроприемники 7 вместе с наружными обоймами подшипников 5, укрепленных в ступице 6 ветроприемника относительно неподвижной оси 4, расположенной в опорных втулках 3. В ступицу 6 вмонтирован магнит 8, а в опорную втулку 3 - пара герконов 9. Герконы 9 при прохождении магнита 8 поочередно замыкаются один раз за каждый оборот ветроприемника, коммутируя электрическую цепь с током (не показана). Таким образом, частота коммутации пропорциональна скорости вращения, являющейся функцией скорости и направления воздушного потока, а очередность срабатывания герконов определяет направление вращения ветроприемников.

При произвольном модуле скорости и направлении вектора воздушного потока скорости ветроприемников являются некоторыми непрерывными функциями этих двух величин. Имея эмпирическую зависимость частоты вращения ветроприемника от направления потока при постоянной его скорости и частоты вращения его от скорости при неизменном направлении, с учетом направления вращения, можно вычислить скорость и направление потока относительно неподвижного пространства.

Формула изобретения

ДАТЧИК ПАРАМЕТРОВ ВЕТРА, содержащий жестко ориентированные в пространстве винтокрылые ветроприемники, оси которых развернуты на определенный угол, и преобразователи частоты и направления вращения ветроприемников, отличающийся тем, что датчик выполнен в виде двух или более самостоятельных вертикально расположенных модулей, скрепленных между собой и с основанием, при этом каждый модуль представляет собой симметричную рамочную конструкцию, в которой с помощью опорных втулок установлена ось ветроприемника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для измерения скорости движения жидкости или газа по стволу действующей скважины

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для измерения параметров потока флюида (нефть, вода, газ и их смеси), таких как температура, скорость и фазовый состав, и может быть использовано при проведении геофизических исследований скважин, а также при контроле за транспортировкой жидких углеводородов по трубопроводной системе. Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является расширение функциональных возможностей датчика и повышение эффективности измерений. Скважинный датчик, предназначенный для измерения параметров потока флюида, содержит два идентичных полых открытых с одного конца металлических корпуса, оси симметрии которых находится на одной линии. Открытые концы корпусов обращены друг к другу и жестко закреплены в электрическом изоляторе. В каждом корпусе расположен датчик термоанемометра. Электрические выводы датчиков проходят внутри полостей корпусов и через электрический изолятор выведены наружу. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Анемометр // 2535650
Предложенное изобретение относится к микромеханическим системам для измерения потоков жидкостей и газов и определения направления данных потоков. Заявленный анемометр, предназначенный для измерения указанных величин, содержит цилиндр, датчики, расположенные на его поверхности, и блок съема и анализа данных. При этом указанный цилиндр выполнен сплошным или полым с не менее чем двумя продольными полостями на цилиндрической поверхности, покрытыми упругими стенками того же радиуса кривизны, на каждой из которых сформирован по крайней мере один тензодатчик, соединенный с блоком съема и анализа данных. Причем его полости могут сообщаться с внешней средой через фильтр, а его продольные полости могут быть заполнены газом или быть герметичными. Данное изобретение позволяет повысить устойчивость к воздействию внешней среды и существенно уменьшить температурную деградацию его основных элементов. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для указания параметров ветра при посадке летательного аппарата. Сущность: устройство развертывается вдоль воздушной траектории по направлению к поверхности земли, например, после сброса с летательного аппарата в полете. Устройство включает в себя анемометр, высотомер, компас, процессор и передатчик. Анемометр получает измерения локальной скорости ветра и локального направления ветра вдоль траектории. Высотомер получает измерения высоты вдоль траектории. Компас получает измерения направления вдоль траектории. Процессор определяет значения скорости и направления ветра, ассоциированные с предопределенной высотой устройства. Передатчик передает определенное значение скорости ветра и значение направления ветра к удаленно расположенному приемнику. Технический результат: измерение параметров ветра. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при проведении геофизических исследований в горизонтальных и наклонно-направленных действующих нефтяных скважинах. Техническим результатом является повышение точности измерений. Способ измерения скорости потока флюида в скважине заключается в импульсном нагреве потока флюида, измерении температуры флюида по меньшей мере двумя датчиками температуры, разнесенными вдоль оси скважины, и сравнении сигналов двух датчиков температуры. Нагрев осуществляют с помощью автономного скважинного термоанемометра. Термоанемометр содержит блок питания, герметичный цилиндрический корпус, в верхней части которого расположен герметичный отсек, содержащий вычислительную систему. В нижней части термоанемометра по оси корпуса расположено сквозное окно овального сечения, образующее цилиндрический канал с расположенными внутри него двумя датчиками температуры, которые находятся у противоположных стенок канала по оси корпуса. В вычислительную систему в процессе измерения производят запись температуры с первого датчика, измеряющего исходную температуру в потоке скважинного флюида, и со второго датчика, измеряющего температуру с нагретого при помощи широтно-импульсной модуляции флюида, который находится в канале термоанемометра выше другого датчика температуры. Скорость движения потока флюида в скважине находят путем определения разности измеренных температур с первого и второго датчиков, на основе которой, с учетом исходной температуры потока скважинного флюида, производят расчет по математическому выражению, с учётом коэффициентов, рассчитанных при проведении калибровки прибора в рабочем диапазоне температур. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и касается способа измерения скорости течения жидкости с рассеивающими свет частицами. Способ включает в себя освещение потока жидкости одновременно двумя пучками лазерного излучения и определение спектра мощности P12(f) отраженного сигнала. Затем поток жидкости освещают каждым пучком лазерного излучения в отдельности и определяют спектр мощности P1(f) и P2(f) отраженных сигналов при освещении соответственно первым и вторым пучком излучения. Выделяют из спектра мощности частотные компоненты P'12(f), соответствующие рассеянию света на частицах, освещенных одновременно двумя пучками лазерного излучения: P'12(f)=P12(f)-P1(f)-P2(f). Из выделенных частотных компонент определяют частоту fd максимума спектра мощности. Скорость течения жидкости вычисляют по формуле u=λ0/(2n sin(α/2)cosβ)fd, где λ0 – длина волны лазерного излучения, n – показатель преломления среды, в которой измерен угол α между лазерными пучками, β – угол между направлениями скорости крови u и разностного волнового вектора K, где K=ki1-ki2, где ki1 и ki2 – волновой вектор соответственно первого и второго пучков лазерного излучения. Технический результат заключается в обеспечении высокого соотношения сигнал/шум при измерении скорости течения сильно рассеивающих жидкостей и точности измерений. 1 з.п. ф-лы, 12 ил.

Предложен способ определения скорости ветра над водной поверхностью, в котором получают более двух пространственно-временных изображений водной поверхности из оптических изображений, полученных с помощью более чем двух оптических систем на основе линеек ПЗС-фотодиодов, синхронизированных между собой единым задающим генератором и установленных с разными направлениями визирования в заданном угловом секторе, определяемом азимутальным углом между крайними линейками ПЗС-фотодиодов, причем каждая линейка ПЗС-фотодиодов регистрирует одномерные оптические изображения с захватом линии горизонта и части неба под малыми углами наблюдения, стыкуют по дальности два полученных с соседних линеек ПЗС-фотодиодов изображения по дальности, определяют направления распространения ветровых порывов (определяют углы между направлениями визирования соседних линеек ПЗС-фотодиодов и направлением движения полос ветровых порывов между соседними линейками ПЗС-фотодиодов) и скорость ветровых порывов для соседних линеек ПЗС-фотодиодов по углам наклона полос ветровых порывов на пространственно-временных изображениях, полученных соседними линейками ПЗС-фотодиодов, и известному углу между направлениями визирования соседних линеек ПЗС-фотодиодов, скорость ветра определяют над каждой точкой водной поверхности в направлении визирования каждой линейки ПЗС-фотодиодов из известной модельной зависимости дисперсии уклонов волн от скорости ветра с учетом направления ветровых порывов, а значение дисперсии уклонов волн в направлении визирования в каждой точке водной поверхности получают решая задачу «обращения» зависимости яркости водной поверхности от дисперсии уклонов волн с учетом углового распределения яркости неба, причем для решения задачи «обращения» используют в каждой точке водной поверхности в направлении визирования каждой линейки ПЗС-фотодиодов сравнение измеренной яркости водной поверхности, нормированной на яркость неба у горизонта, зарегистрированной в оптическом изображении водной поверхности, и модельной (расчетной) нормированной яркости водной поверхности, при этом в формуле для яркости водной поверхности используют либо аналитическое выражение для углового распределения яркости неба в зависимости от условий освещения, либо используют угловое распределение яркости неба и окологоризонтного участка водной поверхности, зарегистрированное в цифровом виде в случае необходимости достижения высокого пространственного разрешения на водной поверхности в направлении визирования линеек ПЗС-фотодиодов либо с помощью двух взаимно откалиброванных видеокамер, на объективы которых установлены поляроиды с вертикально и горизонтально расположенными осями пропускания, либо с помощью одной видеокамеры, на объектив которой, как и на объективы линеек ПЗС-фотодиодов, установлены поляроиды или с вертикально, или с горизонтально расположенной осью пропускания, при этом в линейках ПЗС-фотодиодов используют длиннофокусные узкоугольные объективы, а в случае необходимости достижения широкой полосы обзора - с помощью самих линеек ПЗС-фотодиодов с установленными на них широкоугольными объективами и установленными на объективах поляроидами с вертикально или горизонтально расположенной осью пропускания. 4 ил.
Наверх