Пневмометрический измеритель параметров плоского потока

(22) Заявлено 19,05,Р 1 (21) 3230475/18-10 с присоединением заявки РЙ Гааударопкниый комитет СССР(23)Приоритет по делам изобретений н открытий; р, 1 Харьковский ордена Ленина политехницескии"ммьитц "им. В. И, Ленина(54) ПНЕВМОМЕТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПЛОСКОГОПОТОКА Известно устройство для непрерывного измерения направления двухмерного потока, содержащее угломерный зонд, подключенный ко входам диффе- ренциального манометра и соединенный с электромеханическими узлами углового и линейного:перемещения, В устрок стве имеется нелинейный блок, выход которого соединен со входом электро- механического узла линейного перемещения зонда, а его вход подключен к выходу дифференциального манометра, который в свою очередь соединен с входом узла углового перемещения.Применение в таком устройстве комби" нированного трехканального зонда, поз" еоляет одновременно снимать информаИзобретение относится к измерению параметров неравномерных плоских потоков и может быть использовано в , автоматизированных системах для проведения газодинамических исследований. цию двух параметров: направления и давления полного торможения 13.Недостатком этого устройства яв,ляется неизбежная потеря информации о измеряемом давлении при исследовании неравномерных потоков. В таких потоках возможны режимы, когда при незначительном изменении направления происходит резкое изменение величины измеряемого давления, При этом, потоскольку линейная скорость непрерывного перемещения зонда критична лишь к изменению угла, то на участках больших градиентов давлений происходит снижение достоверности информа" ции этого параметра. Вместе с тем, уцастки резкого изменения параметра ..( в данном случае давления ) представляют наибольший интерес, а интервалы, 2 о где. параметры меняются незначительно,не требуют непрерывного сьема информации. Все это указывает а несовершенство анализа и выбора полезной ин" формации в ходе эксперимента, что974276 3приводит к необходимости повторных измерений для уточнения области неожиданного изменения параметра. затягивает эксперимент и усложняет его обработку.5Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство измерения параметров двухмерного потока, содержащее трехканальный зонд, под о ключенный приемником давления к манометру, а угломерной парой - к дйфФеренциальному манометру и соединенный с электромеханическими узлами углового и линейного перемещения, входы 15 которых соединены с выходом дифференциального манометра, с узлом углового перемещения - непосредственно, а с линейным - через последовательно соединенные релейный элемент и нелинейный блок, при этом выход манометра через дифференцирующее звено подключен ко второму входу нелинейного блока. Устройство позволяет,непрерывно измерять одновременно два параметра и дает возможность в хоре эксперимента автоматизировать выбор точек регистрации давления в зависимости " от характера его изменения2 1.К недостаткам устройства прототи- зо па) следует отнести отсутствие взаимосвязанного управления скоростью линейного перемещения от двух измеряемых параметров, что, как следствие, приводит к повышению динамической. 35 ошибки в измерении угла. В наибольшей степени это проявляется на участках снезначительным изменением давления и резким изменением угла, где увеличение скорости линейного перемещения(в соответствии с малым градйентом давления) приводит к повышению динамической ошибки угла. Линейная скорость перемещения комбинированногозонда, определяемая характером распре 45 деления давления в .потоке, не может служить критерием дискретности вы бора информации измеряемого угла, Это вносит дополнительные искажения в результаты измерений, усложняет изатягивает последующую их обработку.50Цель изобретения - повышение точности измерений за счет учета характера изменения давления и направления исследуемого потока.Поставленная цель достигается тем, 55 что пневматический измеритель параметров плоского потока, содержащий трехканальный зонд, подключенный приемником давления к последовательносоединенным манометру и дифференцирующему звену, а угломерной паройк дифференциальному манометру и соединенный с электромеханическими узлами углового и линейного перемещения,при этом вход узла углового перемещения соединен с выходом дифференциального манометра, а вход узла линейного перемещения - с входом нелинейногоблока, снабжен блоком сравнения икоммутатором, входы которых соединеныс выходом дифференциального манометраи дифференциального звена, выход коммутатора подключен ко входу нелинейного блока, а его управляющий вход - квыходу блока сравнения.Введение новых элементов и соединение их указанным образом позволяетавтоматически управлять скоростью линейного перемещения с учетом характера изменения давления и направленияисследуемого потока. Параметр, градиент которого в данный момент выше,осуществляет управление скоростью линейного перемещения. При таком алгоритме управления на участках, гдеградиент одного из параметров существенно выше градиента другого не происходит снижение точности измерений.Кроме того, такое устройство позволяет автоматизировать выбор шагасъема информации в,зависимости отхарактера изменения обоих параметров.Наличие блока сравнения и коммутатора дает воэможность в любой момент времени сопоставить градиентыизмеряемых параметров и управлятьскоростью линейного перемещения всоответствии с указанным выше алгоритмом,На чертеже представлена блок-схема измерителя.Пневмометрический измеритель параметров плоского потока содержиттрехканальный зонд 1, манометр 2, дифманометр 3, узлы углового 4 и линейного 5 перемещения зонда, нелинейный блок 6, дифференцирующее звено 7,блок сравнения 8 и коммутатор 9,Трехканальный зонд 1 подключенприемником давления к последовательно соединенным манометру 2 и дифференцирующему звену 7, а угломернойпарой к дифманометру 3 и соединен свыходами узлов 4 и 9 Выходы дифманометра 3 и звена 7 подключены ковходам блока 8 и коммутатора 9, при5 97 ч чем выход дифманометра 3 одновременно соединен со входом узла ч. Вход коммутатора 9 соединен с выходом блока 8, а его выход через нелинейный блок 6 подключен ко входу узла 5,при этом характеристика нелинейного блока 6 имеет вид ОВык = Овых.пак- КОвкприОзхОотсоприОв)О 0 тс где Озх - напряжение на входе нелинейного блока;Оотс напряжение отсечки;Овых - напряжение на выходе блока;"6 Ых юакК-ото 20Узлы угловогои линейного 5 перемещения зонда содержат электродвигатели и усилители мощности к ним, а также механические преобразователи вращения. двигателей в угловое и ли нейное перемещение зонда соответственно.Трехканальный зон 1 своей угломерной парой преобразует угол натекания потока в разность давлений, изме-.Ю ряемую диФференциальным манометром 3. Если зонд 1 в исходном положении про;извольно ориентирован по потоку, то при включении системы сигнал с выхода дифференциального манометра 3 автома-з тически приводит зонд через узел 1 во вращение к направлению ориентации по потоку. Величина выходного сигнала дифференциального манометра 3 пропорциональна ошибке ориентации зонда по потоку, которая для систем с астатизмом первого порядка, какой является контур угловой ориентации, пропорциональна скорости изменения угла натекания потока во времени. 45Одновременно давление, принимаемое приемником давления комбинированного зонда 1, подается на манометр 3, выход ной сигнал которого поступает на вход дифференцирующего звена 7. Сигнал с выхода дифференцирующего звена 7, величина которого пропорциональна скорости изменения движения, поступает на первые входы блока сравнения 8 и коммутатора 9 т на вторые входы которых подается сигнал с выхода дифферен. циального манометра 3. Величина сигнала на выходе дифференциального звена 7 пропорциональна градиенту давле 276 б ния в потоке на данном участке измерения. При этом равным градиентам изменения направления потока и давления соответствуют равные сигналы на выходах дифференциального манометра 3 и дифференцирующего звена 7.Блок 8 сравнивает сигналы, поступающие с выходов дифференциального манометра 3 и дифференцирующего звена 7, по абсолютной величине и вырабатывает команды управления коммутатором 9. На выход коммутатора 9 передается тот из двух сигналов с его входа, который в данный момент больше по абсолютной величине. Так как величина входных сигналов коммутатора пропорциональна величине градиента соответствующего параметра, регулирование скорости линейного перемещения зонда производится по параметру, градиент которого выше на данном участке потока, Сигнал с выхода коммутатора 9 подается через нелинейный блок 6 на узел линейного перемещения 5. Характеристика нелинейного блока 6 такова, что при увеличении сигнала на его входе, сигнал на выходе нелинейного блока пропорционально уменьшается, что приводит к снижению скорости линейного перемещения зонда, так как скорость зонда пропорциональна величине сигна" ла на входе узла линейного перемещения 5. Снижение скорости линейного перемещения зонда на участках, где градиент параметра высок, позволяет снизить динамическую ошибку измерения этого параметра.Величина напряжения отсечки нели" нейного блока 6 выбрана такой, чтобы при максимальных градиентах давления, существующих в потоке, величина сигнала с выхода дифференциального звена 6 не превышала значения О 0 тс,Одновременно величиной Уотс задается допустимая погрешность ориентации зонда по направлению потока. Если величина сигнала на выходе дифференциального манометра превышает значение О , сигнал на выходе нелинейно" го блока 6 отсутствует и линейное перемещение зонда прекращается до воз вращения зонда 1 в зону допустимой ошибки угловой ориентации.Введение в устройство дополнительного автоматического управления скоростью линейного перемещения по градиенту угла натекания потка позволяет повысить точность измерения этогопараметра, Кроме того, такое устройформула изобретения О 7 97 ч 2 ство дает возможность автоматизировать выбор шага съема информации в зависимости от характера кривых распределения параметров и уже в ходе самого эксперимента провести частичную обработку полученных данных. Пневмометрический измеритель параметров плоского потока, содержащий трехканальный зонд, подключенный приемником давления к последовательно соединенным манометру и дифференциаль з ному звену, а угломерной парой - к дифференциальному манометру и соеди-: ненный с электромеханическими узлами углового и линейного перемещения, при этом вход узла углового переме О щения соединен с выходом дифферен 76 8циального манометра, а вход узлалинейного перемещения - с входом нелинейного блока, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измеренияза счет учетахарактера изменения давления и направления исследуемого потока, онснабжен блоком сравнения и коммутатором, входы которых соединены с выходами дифференциального манометра идифференциального звена, выход коммутатора подключен ко входу нелинейного блока, а егоуправляющий входк выходу блока сравнения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 6613 Й 5, кл, 6 01 Р 13/00, 27,06.77,2. Авторское свидетельство СССРй 800889, кл. С 01 Р 13/00, 30.01.81