Устройство для определения скорости и направления ветра

Мо 62169 Класс 74 Ь, 75 о42 К, 5 СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЗАВИСИМОМУ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУУСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ И НАПРАВЛЕНИЯ ВЕТРА Заявлено 22 октября 1939 г. за Ув 316986 в Главное улравление гидрометеослужбы Основное авт. св. Мв 56662 от 31 марта 1940 г. на имя того же липаВ основном авт, св. Ма 56 бб 2 было описано устройство для определения скорости и направления ветра (телеанемометр), дающее возможность определять величину скорости и направление ветра по положению светящегося пятна на экране катодного осциллографа, В этой системе в качестве датчика были использованы полушария Робинзона, соединенные с генератором двухфазного переменного тока и с прерывателем, дающим короткие импульсы, Частота и напряжение переменного тока определяются в таком приборе скоростью вращения полушарий Робинзона, а фаза импульса относительно переменного напряжения положением флюгера, т. е, направлением ветра.В таком приборе значительная инерция полушарий и флюгера не позволяет точно воспроизводить все импульсации скорости ветра. Поэтому показания анемометра тем больше приближаются к средней скорости ветра, чем кратковременнее порывы. При малых скоростях ветра величина трения в подшипниках полушарий Робинзона и флюгера определяет порог чувствительности прибора.Предметом настоящего изобретения является видоизменение устройства по основному авт. св. К 56662, не имеющее указанного недостатка и дающее возможность значительно уменьшить инерцию датчика при одновременном перемещении порога чувствительности прибора в область малых скоростей ветра.В предлагаемой конструкции телеанемометра вместо полушарий Робинзона, флюгера и двухфазного генератора применены закреплен ный на универсальном шарнире или т. п. полый стержень, удерживаемый в вертикальном положении пружинами, и катушка, закрепленная на нижнем конце стержня и находящаяся во вращающемся с неизменной скоростью магнитном поле. Она служит для подачи развертывающего напряжения на пластины катодного осциллографа при наклоне стержня (и катушки) под воздействием ветра.На фиг. 1 схематически изображен датчик предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вариант конструкции датчика; на фиг, 3 - электрическая схема устройства; на фиг, 4 - диаграмма, поясняющая действиеустройства.В предлагаемом устройстве чувствительным элементом являетсяполый стержень 1, закрепленный на карданном подвесе 2, 3. Пружины4 стремятся удержать стержень 1 в вертикальном положении. Ветеостремится тем больше наклонить стержень, чем больше его скорость.На нижнем конце стержня закреплена катушка 5, плоскость витков которой перпендикулярна оси симметрии стержня. Внутри катушки вокругвертикальной оси вращается горизонтальный постоянный магнит 6, со.здающий вращающееся магнитное поле. На одной оси с магнитом помещается контакт (на чертеже не показан), дающий кратковременныеимпульсы тока при каждом обороте оси. Эти импульсы подаются в цепьцилиндра Венельта, анода или отклоняющихся пластин осциллографа.Если плоскость витков катушки перпендикулярна оси вращениямагнита, то величина наводимого в катушке напряжения будет равнанулю. При наклонении стержня 1 в катушке вращающимся магнитомнаводится переменное напряжение, равное:я=и а Оьт (ш 1+ ф) яп ,где и - число витков катушки,щ в кругов частота (угловая скоростьвращения) магнита, Ф - магнитный поток, проходящий сквозь катушкупри горизонтальном положении стержня, р - азимут наклона стержня,- угол наклона стержня,Благодаря зависимости фазы р генерируемого в катушке синусоидального напряжения от направления наклона стержня, в этой си.стеме (аналогично описанной в основном авторском свидетельстве)возникает зависимость между направлением ветра и фазой импульсаотносительно синусоидального напряжения.В отличие от системы с полушариями Робинзона в описываемойсхеме анемометра, положение контакта, дающего короткие импульсытока, остается неизменным, а изменяются направление и величинанаклона катушки и, соответственно, фаза и амплитуда наводимого вней напряжения. Наведенное в катушке напряжение усиливается лампой и передается по проводам на электронный осциллограф. Короткиеимпульсы напряжения, полученные при замыкании контакта, могут передаваться по тому же каналу связи. На фиг. 4 приведена кривая напряжения, передаваемого по каналу связи.В приемнике переменное напряжение подается на одну пару пластин электронного осциллографа. На вторую пару пластин подаетсянапряжение, сдвинутое по фазе на 90. Схема включения пластин катодного осциллографа приведена на фиг. 3. Напряжения на сопротивлении и емкости сдвинуты на 90, причем емкость, сдвигая по фазе переменное синусоидальное напряжение, одновременно сглаживает короткий импульс. Под влиянием двух синусоидальных напряжений, равныхпо амплитуде, но сдвинутых по фазе на 90, пучок электронов развертывается по кругу, короткий импульс напряжения, поступающий толькона одну пару пластин, периодически выбрасывает пучок электронов скруговой траектории, давая темный разрыв в светящемся круге.Число оборотов двигателя, вращающего постоянный магнит, желательно поддерживать постоянным, так как изменение частоты переменного тока нарушает равенство напряжений на пластинах катодногоосциллографа, и круг превращается в эллипс.Вращающееся магнитное поле может быть получено при помощидвух- или трехфазного переменного тока, питающего систему неподвиж62169ных катушек 7 (фиг. 2). Однако отсутствие вращающегося элемента лишает возможности получать короткие импульсы тока механически. Поэтому короткий импульс здесь получается при помощи любого из известных приборов, превращающих синусоидальное напряжепие сети в короткие импульсы напряжения (например газонаполненной лампы).Для связи приемника с катодным осциллографом достаточно двух проводов или одного радиоканала связи.При изготовлении прибора желательно предусмотреть возможность отдельного измерения больших и малых скоростей ветра. С этой целью изменяют коэффициент усиления переменного напряжения. Так, например, для измерения малых скоростей используется двухкаскадный усилитель, а при измерении значительных скоростей второй каскад выключается. Применение двойной шкалы позволяет расширить порог чувствительности прибора при одновременном увеличении точности отсчета.Описанный метод передачи на расстояние величины и направления наклона предмета, связанного с индикаторной катушкой, может найти применение не только для измерения скорости и направления воздушного потока. Этот способ передачи вектора величины и направления наклона может быть использован в ряде измерительных приборов, например инклинаторах.Предмет изобретения1. Видоизменение устройства для определения скорости и направления ветра по авт. св.56662, отличающееся тем, что вместо полушарий Робинзона, флюгера и двухфазного генератора применены закрепленный на универсальном шарнире или т. п. полый стержень, удерживаемый в вертикальном положении пружинами, и закрепленная иа нижнем конце стержня катушка, находящаяся во вращающемся с неизменной скоростью магнитном поле и служащая для подачи развертывающего напряжения на пластины катодного осциллографа при наклоне стержня (и катушки) под воздействием ветра.2. В устройстве по п. 1 применение вращаемого двигателем постоянного магнита для создания вращающегося магнитного поля.3. В устройстве по п, 1 применение двухфазной или многофазной системы неподвижных катушек для создания вращающегося магнитно-о голя.4. В устройстве по пп, 1 - 3 применение приспособлений для подачи коротких импульсов на пластины осциллографа синхронно с вра. щающимся полем.5. В устройстве по п. 1 применение усилителя между катушкой и развертывающими пластинами осциллографа.62169 Фиг.г.2 Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССиктор Р. А. Гальцева ираж 360 Типография Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Петровка, 14.