Преобразователь скорости и направления потока

)4 С 01 С 17 ЛАМОТА ТЕНИ В,И, Пре мерителя делеобреткции ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Морского гидрофизического института АН УССР(56) Ковалев П.Д., Иволгинобразователь автономного изтечений, - 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.(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 опре нный промежуток времени. Целью из ения является упрощение констру за счет снижения аппаратурных 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 й два потенциальных разноименных вывода второго и третьего элементов Холлапай соединены между собой, благодаря чему М на выходе устройства появляются раз- СД ности потенциалов, пропорциональные (Т соответственно зональной и меридио- Я) калькой составляющим вектора скорости а течения, 3 ил. СР13 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 затратНа фиг,1 представлен преобразователь скорости, общий вид; на фиг.2 сечение А-А на фиг,1; на фиг,3 в 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 БаСо, обеспечивающий индукцию в зазоре и максимальный момент картушки 4.ОХ, ОУ и 02 - 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 02, а их магниточувствительные оси перпендикулярны этой оси, Элементы Холла 11 55870 2и 13 соединены последовательно с управляемым генератором тока, напримеррезистором 15, а элементы Холла 12и 14 соединены последовательно с ана 5логичным управляемым генератором 16тока. Управляемые генераторы 15 и 16тока служат измерителями взаимно ортогональных составляющих вектора скорости потока. Два разноименных потенциальных электрода элементов Холла 11и 14 соединены последовательно, ос-.тальные их электроды подключены квыходным клеммам 1 и 18 преобразователя. Соединены последовательно и дваодноименных потенциальных электродаэлементов Холла 12 и 13. Два другиходноименных потенциальных электрода .элементов Холла 12 и 13 подключены квыходным клеммам 19 и 20.Преобразователь скорости и направления потока работает следующим образом.Если в начальный момект времени25 ОХ корпуса 1 быка параллельна магнитному меридиану, то при повороте корпуса 1 компаса на угол О относительномагнитного меридиана картушка 4 смагнитами 5 остается неподвижной, а30элементы Холла 11 - 14 поворачиваютсявместе с корпусом 1 на угол Ы . Приэтом через элементы Холла 11 и 13,включенные последовательно с управляемым генератором 15 тока, протекаетток, пропорциональный составляющейвектора скорости течения по оси ОХ,а через элементы Холла 12 и 14, включенные последовательно с управляемымгенератором 16 тока, протекает ток,40прОпорциональный "оставляющей вектора.скорости течения по оси Ог:1 = пЧ; (1)1 = п 7,(2)где 1 и 1, - токи соответственно управляемых генераторов4515 и 16 тока;7, Ч, - сосгавляющие вектораскорости движения средыотносительно корпусапреобразователя, нап-50равлекные соответственно по осям ОХ и ОУ;п - коэффициент пропорциональности, нормирующийноминальный ток элементов Холла.Таким образом, на потенциальныхо электродах элементов Холла возникают следующие разкости потекциалов:Ь 13 я =КВ, 1 сов; (3) Ы 3 ц=КВО 1 з 1 пм,; (4) йЦ 1 =КВ Т созе; (5) ьЦ 4 КВ т здпм (6) где К - коэффициент преобразованияэлементов Холла;В - величина вектора магнитнойиндукции в центре зазора между полюсами магнитов; 1 Офь - угол поворота корпуса преобразователя,Так как элементы Холла 11 и 14соединены последовательно разноименными потенциальными электродами, то 15 на выходных клеммах 17 и 18 появляется разность потенциалов1117-щ 8 КВ, (1,созе 1 81 п,) или, используя формулы 11) и 2),ЬБ=КВ п(ЧсозЫ-Чз 1 пк), (7) 20Так как элементы Холла 12 и 13 соединены последовательно одноименнымипотенциальными электродами, то наклеммах 19 и 20 появляется разностьпотенциалов 25ьЪ-то =КпВо(Чз Ьы-Чсозй) . (8)Таким образом, из формул (7) "и (8) следует, что на выходных клеммах 19 и 20, 17.и 18 появляются разности по- Зп тенциалов, пропорциональные соответственно зональной (широтной) и меридиональной составляющим вектора скорости течения,35Формула изобретения Преобразователь скорости и направления потока, содержащий измеритель двух ортогональных составляющих век тора скорости потока в подвижной системе координат, компас, измерительсинуса и косинуса угла азимута, вычислитель меридиональной и широтнойсоставляющих вектора скорости потока,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью упрощения конструкции за счетснижения аппаратурных затрат, компас,измеритель синуса и косинуса углаазимута и вычислитель меридиональной,и широтной составляющих вектора скорости потока выполнены на четырехэлементах Холла, жестко закрепленныхна .оси вращения картушки компаса вцентре симметрии зазора, образованного разноименными полюсами введенныхмагнитов, установленных на концахкартушки симметрично ее оси вращения,причем магниточувствительные оси всехчетырех элементов Холла перпендикулярны оси вращения картушки, а магниточувствительные оси первого и второго элементов Холла параллельны междусобой и взаимно ортогональны с параллельными между собой магниточувствительными осями третьего и четвертогоэлементов Холла, причем токовые выводы первого и третьего, второго и четвертого элементов Холла соединеныпоследовательно с первым и вторымсоответственно измерителями взаимноортогональных составляющих вектораскорости потока в подвижной системекоординат, два потенциальных одноименных вывода первого и четвертогоэлементов Холла соединены между собойи два потенциальных разноименных вывода второго и третьего элементовХолла также соединены между собой.,4-А ба ставитель В.Агапкред И,Верес Корректор М.Шар ктор А.Ога каз 5767/37ВНИ исное венно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород ектн роизв Тираж 677ИПИ Государственного по делам изобретений и 35, Москва, Ж, Раушмитета СССР ткрьгтийая наб., д. 4