Способ измерения текущего направления ветра

 

О П И С А Н И Е (и) 5488И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.11.75 (21) 2189490!10 с присоединением заявками № (23) Приоритет

Опубликовано 28.02.77. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 22.03.77 (51) М. Кл.- G 01Р 13,102

Государственный комитет

Совета Министров СССР по лелам изобретений и открытий (53) УД К 551.508 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Тимофеев, E. K. Алексеев, Е. Б. Грейз и И. П. Кузьминых

Центральное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕКУЩЕГО НАПРАВЛЕНИЯ ВЕТРА

1 —. „5. 180 =2(+>„„), 3 то 34

360 36

Изобретение относится к области метеорологии.

Известны способы измерения текущего направления ветра путем определения положения свободно ориентирующейся флюгарки с представлением полученного значения в виде серий электрических импульсов с последующим преобразованием сдвига между сериями основной и опорной последовательностей импульсов в ток, величина которого измеряется стрелочным прибором. Прибор, реализующий способ, имеет аналоговый выход.

Известен способ измерения азимута ветра, основанный на зависимости между направлением ветра и положением свободно ориентирующейся флюгарки с представлением измеряемой величины в виде серий электрических импульсов с последующим преобразованием фазового сдвига между сериями основной и опорной последовательностей импульсов во временной интервал, в течение которого производят счет импульсов выбранной частоты, который прекращают после выбранного числа периодов импульсов переполнения, и по числу импульсов, записанному в счетчике, равному отношеншо длительности временного интервала к периоду в цифровой форме, судят о направлении ветра.

Недостатком известных способов измерения азимута ветра является то, что измеренное текущее значение азимута есть среднее за несколько регистрируемых периодов, что может быть причиной ошибки в измерении азимута.

Число периодов, необходимых для регистра5 ции азимута ветра с заданной точностью, определяется из соотношения

10 где и — количество регистрируемых периодов; ср„„, — допустимая абсолютная ошибка.

При а = 1 ср넄— — + 30, чтобы увели шть точность в измерении азимута ветра, необхо15 димо увеличивать число регистрируемых периодов, что нежелательно, так как, если за врсмя измерения направление ветра меняется, может возникнуть ошибка в измерении направления. Пусть, например, из и регистрп20 руемых периодов первые и/2 периодов направление ветра было равно 340, другие и/2 периодов направление ветра было равно 10 (переход от 340 к 10 по часовой стрелке).

В первом случае отношение временного интервала, пропорционального фазовому сдвигу между основной н опорной последовательности Ль

548811

Ага= К, 20

35

360 зал К2 макс

Во втором случае отношение А2

10o 1

360 36

Среднее значение отношения А,р

1 34 1 1 35

2 (M+ 32) 2 32 что соответствует направлению ветра 175, хотя очевидно, что отношение А,р должно соответствовать направлению 355, т. е. ошибка в измерении направления ветра равна 180 .

Ошибка возш1кла из-за того, что в точке 0—

360 функция преобразования А

N:Kz, где н — число импульсов;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, 1

1 град и — азимут ветра, . терпит разрыв 1-го рода. Ошибка неустранима при определении направления ветра за несколько измеряемых периодов основной последовательности импульсов с датчика ветра.

Целью изобретения является устранение погрешности измерения, возникающей при переходе значения направления ветра через точку 0 — Зб0 .

Для этого счет импульсов выбранной частоты производят за один период основной последовательности импульсов с датчика ветра, определяют число импульсов, пропорциональное скорости ветра, этп величины перемножают, и по результату судят о направлении ветра.

На фпг. 1 показана блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фпг. 2, а, б изображены временные диаграммы основной и опорной последовательностей импульсов с датчика ветра.

Устройство содержит генератор 1 заполняющей частоты, датчик 2 ветра, ключ 3, триггер

4, узел 5 измерения скорости ветра, узел б управления, счетчики 7, 8, двоичный умпожитель 9.

Направление ветра по предлагаемому способу измеряют следующим образом.

Выбирают частоту заполнения Г„„из условия обеспечения заданной абсолютной погрешности а при измерении малых углов прп максимальной скорости ветра макс

1 где KI — коэффициент пропорциональности,—.

М

Фазовый сдвиг между опорной п основной последовательностями импульсов формируется датчиком ветра 2, фазовый сдвиг прямо пропорционален направлению ветра и обратно пропорционален скорости ветра. С помощью триггера 4 фазовый сдвиг между основной п опорной сериями преобразуется во временной интервал. Триггер 4 управляет ключом 3, открывая его для прохождения импульсов стабильной частоты с генератора 1 в счетчик 7 за один период основной последовательности импульсов. В счетчик 7 записывается число импульсов N>, прямо пропорциональное направлению ветра и п обратно пропорциональное скорости ветра v где К2 — коэффициент пропорциональности.

Узел измерения скорости ветра записывает в счетчик 8 число импульсов N,„ïðÿìî пропорциональное скорости ветра v, N.,=Ê, v, где Ка — коэффициент пропорциональности.

Значения Л „и N, перемножаются, и по результату умножения Л

N =N„N,= К,— К,v=,Ê,z судят о направлении ветра.

Предлагаемый способ позволяет также запретить измерение направления ветра прп скоростях ветра, меньших минимальной, для чего узел измерения скорости ветра подает соответствующие сигналы на узел управления.

Формула изобретения

Способ измерения текущего направления ветра путем определения положения свободно ориентирующейся флюгарки с представлением полученного значения в виде серий электрических импульсов напряжения с последующим преобразованием фазового сдвига между сериями основной и опорной последовательностей импульсов во временной интервал, запоминанием этого интервала импульсами выбранной частоты, отл пча ющийся тем, что, с целью устранения погрешности, возникающей прп переходе значения направления через точку 0 — Зб0, импульсы выбранной частоты, заполняющие временной интервал, подсчитывают за один период серии основной последовательности импульсов, определяют число импульсов, пропорциональное скорости ветра, и по результату перемножения этих значений судят об определяемом параметре.

54881! фи2. I а)

Риг. 2

Составитель С. Непомнящая

Редактор Т. Рыбалова Техред A. Камышникова Корректор О. Тюрина

Заказ 363/18 Изд. ¹ 239 Тираж 1054 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2