Устройство для измерения параметровпространственного потока

Свез Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.10.79 (21 2831 1 Р 5/00 20/18-10 рисо нением заявки М осударственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(23) Приорите Оп иковано 15.0681. Бюлл публикованияописания еиь Йо 25.06.81 УДК 621 31739:531,7(088,8 ни 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРО ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОТОКА0 Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-,зовано в автоматизированных системахаэродинамического эксперимента. 5Известен пятиканальный зонд, который каждой парой угломерных каналовподключен к дифференциальному манометру. Перемещение такого устройствав пространственном потоке осуществляется двухстепенным координатным устройством вручную, в экваториальнойплоскости и вдоль своей оси 1 3.Недостатком такого устройства является отсутствие возможности ориентации зонда в меридиальной плоскости,в результате чего угол в меридиальной плоскости и скорость исследуемого потока определяют путем громоздкой обработки результатов эксперимента с помощью градуировочных ха. рактеристик зонда,Известно также устройство для измерения параметров пространственного потока, содержащее пятиканальный зонд,подключенный приемником полного давления к манометру, двумя парами угломерных каналов - ко входам дифференциальных манометров и соединенныйс электромеханическими узлами угловых и линейного перемещений 2 ). Недостатком этого устройства является неизбежная потеря информации о параметрах потока в промежуточных точ ках положения пятиканального зонда, что приводит к уменьшению точности. Увеличение числа фиксироваыных точек в которых производят замеры параметров потока, затягивает эксперимент и предъявляет жесткие требования к быстродействию элементов ориентации зонда по углу, Кроме того, в таком устройстве перемещение пятиканального зонда в пространстве осуществляется вручную.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения параметров пространственного потока, содержащее пятиканальный зонд, подключенный приемником полного давления к манометру, двумя парами угломерных каналов ко входам дифференциальных манометров и соединенный с электроме ханическими узлами угловых и линейно го перемещений, введены два нелинейных блока, сумматор и коммутатор, пр этом входы нелинейных блоков соединены с соответствующими входами блоков угловых перемещений и выходамидифференциальных манометров, выходынелинейных блоков подключены ко входам коммутатора и сумматора, выход которого через коммутатор соединен совходом блока линейного перемещения,Введение нелинейных блоков, сумматора и коммутатора и соединение ихукаэанным образом позволяет осуществить связь между блоками угловыхи линейного перемещений и непрерывно измерять параметры пространственного потока.1 оВведение нелинейных блоков, соединенных соответственно своими входамисо входами электромеханических узлов.углового перемещения и с выходамидифференциальных манометров позволяетпередать на сумматор только тогдасигнал, когда пятиканальный зонд займет правильное угловое положение вмеридиальной и экваториальной плоскостях, так как каждый нелинейный блок 2 Опредставляет собой электронный блок,выходная характеристика которого имеет видОвей =Оеых х - КОвъ (при /О ех//Ося /при /Ое //О /25где О в - напряжение на входе нелинейного блока;От - напряжение отсечки,О еых - напряжение на выходе блока.К - коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров электронного блока.Таким образом, выходной сигнал нелинейного блока тем больше, чем меньше сигнал на его входе, а при выход- З 5 ных напряжениях, больших заданного, выходной сигнал равен нулю.Введение коммутатора позволяет осуществить передачу сигнала на узел линейного перемещения только в том 40 случае, когда на выходе каждого нелинейного блока существует выходной сигнал, превышающий нулевой, т,е, когда пятиканальный зонд ориентирован по углу в пределах допустимой угловой ошибки как в меридиональной, так и в экваториальной плоскостях.Наличие сумматора позволяет регулировать скорость линейного перемещения пятиканального зонда с зависимости от суммарной угловой ошибки зонда, чем достигается повышение точности непрерывного измерения и быстро- действия его работй.При этом измерения не сопровождаютсяпотерей информации о направ лении потока и давлении, так как пятиканальный зонд во всех точках при линейном перемещении ориентирован по потоку с точностью, определяемой напряжением отсечки нелинейных блоков.д)Кроме того, введение в устройство указанных блоков и их связей позволяет полностью автоматизировать процесс перемещения пятиканального зонда в пространственном потоке. 65 На чертеже прпнелена схема устройства для измерения параметров пространственного потока,Устройство содержит пятиканальный зонд 1, дифференциальные манометры 2, 3, электромеханические узлы 4, 5 угловых перемещений, электромеханический узел б линейного перемещения, манометр 7, нелинейные блоки 8, 9, сумматор 10, коммутатор 11,Пятиканальный зонд 1 выполнен ввиде шарика с пятью приемными каналами, два из которых предназначены дляориентации пятиканального зонда 1 вмеридиональной плоскости и подключенык дифференциальному манометру 2,другие два приемные канала предназначены для ориентации пятикана,"ь.лго зонда 1 в экваториальной плоскости иподключены к дифференциальному манометру 3, пятым приемником полногодавления пятиканальнй зонд 1 подсоединен к манометру 7,Пятиканальный зонд 1 соединен свыходами электромеханических узлов4-6 угловых и линейного перемещений.Выходы дифманометров 2 и 3 соединены со входами соответствующих им нелинейных блоков 8 и 9 и электромеханических узлов 4 и 5 углового перемещения. Выходы нелинейных блоков 8и 9, соединены со входами сумматора10 и коммутатора 11.Выход сумматора 10 соединен со входом коммутатора 11, выход которогоподсоединен ко входу электромеханического узла б линейного перемещения.Узлы 4-6 содержат электродвигателии усилители мощности к ним, а такжемеханизмы преобразования вращения двигателей в угловые и линейное перемещения пятиканального зонда 1 соответственно (на чертеже не показано).Нелинейные блоки 8 и 9 представляютэлектронные блоки, напряжение отсечки Окоторых выбирают таким, чтобыоно соответствовало допустимой угловой погрешности в положении зонда.При таком выборе напряжения отсечкивыходной сигнал на нелинейных блоках8 и 9 равен нулю (если входное большезаданного). Чем меньше сигнал на входенелинейных блоков, тем больше он должен быть на его выходе.Устройство работает следующим образом.Пятиканальный зонд 1 размещают висследуемом потоке, параметры которого давление и направление) необходимо .определить.Пусть пятиканалцный зонд 1 в исходном положении произвольно ориентирован по потоку, ТогЛа при включении системы сигнал с дифференциального манометра 2 поступает на электромеханичесхий узел 4, который приводитпятиканальный зонд 1 во вращение кнаправлению ориентации по потоку вмеридиональной плоск сти. Одновре838576 НИИПИ 3 ак аз 4 418/б 7 аж илиал ППП "Патент" город ул Проектная менно сигнал с дифференциального ма-нометра 3 поступает на электромеха. нический узел 5, который приводит пятиканальный зонд 1 во вращение по направлению ориентации по потоку в экваториальной плоскости.5Пока пятиканальный зонд 1 не займет правильные по потоку угловые положения в меридиональной и экваториальных. плоскостях, напряжение на выходах нелинейных блоков 8 и 9 равно нулю, и следовательно, отсутствует выходное напряжение на блоках 10, 11, б, т.е. пятиканальный зонд 1 не перемещается по линейной координате ,вдоль своей оси.Линейное перемещение пятиканаль ного зонда 1, осуществляемое электромеханическим узлом 6 линейного перемещения, возможно лишь в том случае, когда пятиканальный зонд 1 строго ориентирован по углу в пределах уг ловой ошибки как в меридиональной, так и в экваториальной плоскостях.В момент правильной ориентации пятиканального зонда 1 по углам на выходе нелинейных блоков 8 и 9 появляются сигналы, которые через сумматор 10 и коммутатор 11 поступают на вход электромеханического узла б линейного перемещения, в результате чего пятиканальный зонд 1 перемещается в следующий слой потока.Если в результате этого движения зонд займет неправильное положение по углу (например, в этом случае поток имеет другое направление), то выходной сигнал одного из нелинейных блоков 8 и 9 равен нулю, при этом коммутатор 11 запрещает передачу сигнала с сумматора 10 на электромехаГ нический узел 6 линейного перемещения. Манометр 7 измеряет полное давление потока в заданном направлении.Оба угловых перемещения и линейное происходят одновременно, при этом ошибка в угловом положении не превышает заданной. Этим достигается непрерывное измерение параметров пространственного потока во всех точ ках, что повышает точность и быстродействие измерений. формула изобретенияУстройство для измерения параметров пространственного потока, содержВщее пятиканальный зонд, подключеннмйприемником полного давления к мано"метру, двумя парами угломерных каналов - ко входам дифференциальных мьнометров и соединенный с выходамиблоков угловых и линейного перемещений, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены дванелинейных блока, сумматор и коммутатор, при этом входы нелинейных блоков соединены с соответствующими входами блоков угловыхперемещений . и выходами дифференциальиых манометров, выходы нелиней-ных блоков подключены ко входам коммутатора и сумматора, выход которогочерез коммутатор соединен со входомблока линейного перемещения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Повх И.Л. Аэродинаиический эксперимент в машиностроении. Л., 1974, с, 183.2. Авторское свидетельство СССР Р 286365, кл. С 01 Р 5/00, 1968 (проТ