SU1536317A1 - Поверочный комплекс измерителей скорости ветра - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано дл  проведени  контрольно-измерительных поверок анемометров. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействи  поверки. Скорость вращени  ветроприемника анемометра 4 фиксируетс  при помощи датчика 5 частоты вращени , с выхода которого снимаетс  импульсный сигнал и поступает по линии св зи в блок 7 обработки и отображени  информации, где частота этого сигнала преобразуетс  в показании скорости вращени , что позвол ет осуществить синхронизацию измерений и исключить систематическую ошибку. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Фш.2

3153

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано дл  проведени  контрольно-измерительных поверок анемометров.

Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  поверки.

На фиг.1 представлена схема поверочного комплекса измерителен скорости ветра; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.З - функциональна  схема блока обработки и отображени  информации; на фиг.4 - функциональна  схема вычислител ; на фиг.З - схема управлени , на фиг,6 - времен- ные диаграммы работы схемы управлени .

Поверочный комплекс измерителей скорости ветра (фиг,1) содержит аэродинамическую трубу 1 дл  создани  воздушного потока, измерители 2 и 3 давлени  и температуры соответственно , а также повер емый анемометр 4, установленный в центральной части рабочего пол , и датчик 5 частоты вра- щени , соединенный линией 6 св зи с блоком 7 обработки и отображени  информации .

Блок 7 обработки и отображени  информации (фиг.З) включают схему 8 управлени , вычислитель 9, формирователь 10 временных импульсов, сумматор 11 и пульт 12 управлени . Перва  группа выходов пульта 12 управлени  по шине 13 подключена к схеме 8 управлени , втора  группа выходов по шине 14 - к сумматору 11, треть  группа выходов по шине 15 - к формирователю 10 временных импульсов, который через группы выходов по шине 16 подключен к сумматору 11, а через двунаправленную группу сигнальных шин 17 к схеме 8 управлени , вход схемы 8 управлени  по шине 6 подключен к датчику 5 частоты вращени , а две дву- направл ющие группы сигнальных шин 19 и 20 подключают ее к сумматору 11 и вычислителю 9, группа входов которого по шине 21 подключена к группе выходов сумматора 11, а посредством двунаправленной группы сигнальных шин 22 вычислитель 9 подключен к пульту 12 управлени .

Вычислитель 9 (фиг.4) содержит генератор 23 тактовых импульсов, первый 24 и второй 25 делители, первый 26 и второй 27 счетчики импульсов . Вход генератора 23 подключен по шине 20 к схеме 8 управлени , а вы

0

5

0 5

0

5

0

5

0

5

ход соединен с первыми входами делителей 24 и 25, выход первого делител  24 св зи с входом +1 первого счетчика 26 импульсов, а выход второго делител  25 - с входом -1 второго счетчика 27 импульсов, выход которого подключен к схеме 8 управлени , перва  группа входов первого делител  24, группа входов второго делител  25 и группа выходов первого счетчика 26 импульсов соединены с пультом 12 управлени , а втора  группа входов первого делител  24 и перва  группа входов второго счетчика 2 импульсов подключены к сумматору 11, второй вход первого делител  24 и втора  группа входов второго счетчика 27 импульсов соединены со схемой 8 управлени .

Схема 8 управлени  (фиг.5) включает первую 28, вторую 29 и третью 30 схемы И, схему ИЛИ 31, п ть D-триггеров 32-36 и схему 37 задержки . Первые входы первой и второй схем И 28 и 29 соединены с сумматором 11, а их вторые входы - с пультом 12 управлени , выход первой схемы И 28 подключен к вычислителю 9 и к первому входу схемы ИЛИ 31, выход которого подключен к тактовому входу первого D-триггера 32, установочный вход и пр мой выход которого соединены с вычислителем 9, D-входы первого 32, второго 33 и четвертого 35 D-триггеров подключены к источнику напр жени  (не показан) уровн  логической единицы, тактовый вход второго D-триггера 33 подключен к формирователю 10 временных импульсов , а его установочный вход - к выходу второй схемы И 29, инверсный выход второго D-триггера 33 соединен с D-входом и установочным входом третьего D-триггера 34, инверсный выход которого соединен с вторым выходом схемы ИЛИ 31, а пр мой выход - с формирователем 10 временных импульсов и установочными входами четвертого 35 и п того 36 D-триггеров, тактовые входы третьего 34 и п того 36 D-триггеров , первый вход третьей схемы И 30 и вход схемы 37 задержки- подключены к датчику 5 частоты вращени , а выход схемы 37 задержки - к тактовому входу четвертого О-триггера 35 выход которого соединен с D-входом п того D-триггера 36,   его выход подключен к второму входу третьей

51536317

схемы И 30, Котора  выходом соединена с вычислителем 9 и сумматором 11 .

Поверочный комплекс работает следующим образом.

Воздушный поток, создаваемый аэро- динамической трубой 1, приводит во вращение ветроприемник анемометра 4. Скорость вращени  ветроприемника фиксируетс  при помощи датчика 5 чнстоты вращени , выполненного, например , в виде оптопары, работающей в инфракрасном диапазоне спектра. С выхода датчика 5 снимаетс  импульсный сигнал, частота которого пропорцио- нальна скорости вращени  ветроприем иика анемометра 4, и он передаетс  п линии 6 св зи в блок 7 обработки и « отображени  информации (фиг.З), где частота этого сигнала преобразуетс  в показани  скорости вращени  ветроприемника анемометра 4, выраженные в Дел/с.

Поверка анемометров заключаетс  в построении градуировочных графиков, содержащих зависимость показаний анемометра (дел/с) от скорости воздушного потока (V), котора  определ етс  с учетом давлени , температуры и конструкции аэродинамической трубы.

Градуировочный график строитс  по нескольким точкам. Значение каждой точки  вл етс  результатом значени  среднего арифметического цикла из п измерений показаний анемометра.

Перед началом работы оператор с пульта 12 управлени  осуществл ет ввод таких исходных параметров, как длительность К, измерени , число п замеров в цикле измерений, конструк- тивный параметр К, а также число лопастей L ветроприемника и коэффициент G передачи редуктора счетного механизма.

Значение К по шине 15 поступает

в формирователь 10 временных интервалов , а через двунаправленную группу сигнальных шин 22 - в вычислитель 9. Информаци  о числе замеров в цикле измерений по шине 14 поступает в сумматор 11, а значение К по сигнальным шинам 22 заноситс  в вычис- литель 9. Подготовка к работе завершаетс  заданием с пульта 12 режима работы (Ручной. Автоматический), сигнал о котором по шине 15 подаетс  в формирователь 10 временных импульсов .

0

$ 0

5 0

о

5

5

Работа блока 7 начинаетс  по сигналу Пуск, который по команде оператора с пульта 12 по шине 13 подаетс  в схему 8 управлени .

При работе в ручном режиме на пульте 12 управлени  оператор устанавливает режим работы Ручной, Сигнал об установке данного режима поступает по шине 15 в формирователь 10 временных импульсов. С приходом импульсного сигнала с датчика 5 на вход 18 схемы 8 управлени  в последней вырабатываетс  сигнал запуска, который через группу двунаправленных шин 17 поступает в формирователь 10, в котором вырабатываетс  временной интервал, в течение которого импульсы датчика 5 через схему 8 управлени  по двунаправленным группам сиг-) нальных шин 20 и 19 поступают соответственно в вычислитель 9 и сумматор 11. Таким образом протекает этап измерени . Длительность временного интервала (интервалаизмерени ) определ етс  длительностью измерени  К. По окончании интервала измерени  в формирователе 10 вырабатываетс  сигнал Конец Т, который поступает по шине 17 в схему 8 управлени , после чего прекращаетс  подача импульсов с датчика 5 в вычислитель 9 и сумматор 11. На этом завершаетс  этап первого замера из цикла в п измерений .

Далее происходит этап вычислений результата первого замера (текущего результата, который начинаетс  в вычислителе 9 по сигналу Запуск вычислени - , выработанному в схеме 8 управлени  в виде уровн . Схема 8 управлени  запускаетс  по сигналу Конец Т. Вычисление текущего результата М сводитс  к

м

LCK1

(О

N, - число импульсов, поступивших в вычислитель 9 и сумматор 11 в процессе первого измерени ; L - число лопастей ветроприемни-

ка;

С - коэффициент передачи редуктора счетного механизма; К4 - параметр, определ ющий длительность измерени . Этап первого вычислени  завершаетотображением результата на цифро-

вом табло пульта 12 управпени . Второй и последующий замеры также начи наютс  по сигналу Пуск.

Работа блока 7 в режиме Автоматический также начинаетс  после подачи оператором команды Пуск. В этом режиме текущие результаты измерений на цифровое табло не вывод тс , а по окончании цикла измерений выводитс  окончательный результат,, вычисленный какN

N.

СК,

(2)

Длительность Тц протекани  одного jj цикла измерений в режиме Автоматический определ етс  как

V пт + тб

(3)

где п - число замеров в цикле изме-

рений; Т - длительность -этапа измере-м

ни ; Тв - длительность вычислени .

В режиме измерени  Ручной им- пульсный сигнал с датчика 5 через схему 8 управлени  по шине 20 поступает на вход +| счетчика 27 импульсов . После завершени  этапа измерени  со схемы 8 управлени  по шине 20 на вход генератора 3 приходит сигнал Запуск вычислител  и начинаетс  этап вычислени . С выхода генератора 23 импульсный сигнал с частотой F поступает на входы делителей 24 и 25, причем на их группы входов по шине 22 поступает также информаци , характеризующа  параметры К и К. В результате с выхода второго делител  25 снимаетс  сигнал с частотой

с FK(,..

(4)

К

где Tnnn коэффициент, формируемый

в схеме делител  25, Сигнал с частотой Ґ„ поступает на

вход -1 второго счетчика 27 „ кото- рым устанавливаетс  в нулевое состо ние через некоторое врем , определ емое как

NJI 1000-.

ti f.FK.

(5)

где N, число импульсов поступивших с датчика 5 в процессе первого измерени ,

В течение времени t2 происходит заполнение первого счетчика 26 с частотой

f nLC

(6)

Q

j

0

5 0 5 0

5

0

5

где nLC - коэффициент делени  первого делител  24.

Число импульсов М, которое накапливаетс  в счетчике 26 за врем  t2, равно

м«- t-.f - NiJOPJP(1

М Vf - К, nLC (7)

Этап вычислени  завершаетс  по окончании времени по влением на выходе .0 счетчика 27 сигнала Конец вычислени , который поступает по шине 20 в схему 8 управлени , в которой вырабатываетс  такой уровень сигнала Запуск вычислител , при котором генератор 23 прекращает свою работу.

При проведении текущих замеров в режиме Ручной в формулах (6) и (7) п 1. Лишь при подаче n-И-й команды Пуск с сумматора 11 в первый делитель 24 заноситс  накопленное число п измерений, а во второй счетчик 27 - общее число импульсов с датчика 5 N ... + Nn.

В результате по завершении цикла измерений на цифровом табло пульта 12 управлени  по вл етс  окончательный результат цикла измерений

м шоо

К,nLC W

где М - искома  величина, равна 

среднему арифметическому показанию п измерений

Множитель 1000 в (8) учитываетс  дес тичной зап той, сдвинутой на три знака влево на цифровом табло, что позвол ет производить расчет М с точностью до третьего знака.

При работе вычислител  9 в режиме Автоматический накопление числа импульсов происходит в счетчике 27. По завершении времени, необходимого дл  измерений, накопленное число измерений по сигналу Конец Т записываетс  в делитель 24, По сигналу Запуск вычислител  начинаетс  этап вычислени  в соответствии с (8). Длительность протекани  одного цикла измерений Тц в автоматическом режиме

п.Т

(9)

ц - li -i. ,

что значительно меньше, чем при вычислении вручную.

Управление работает от блока 7 и осуществл етс  при помощи схемы 8

915 3

управлени , графики работы которой показаны на фиг.6.

С приходом команды Пуск по шине 13 ча второй вход второй схемы И 29 с ее выхода снимаетс  сигнал, который устанавливает второй D-триг- гер 33 в состо ние О, а его инверсный выход - в состо ние высокого уровн  и подаетс  на D- и установоч- ный входы третьего D-триггера 34, С приходом на тактовый вход третьего D-триггера 34 импульсного сигнала с датчика 5 (диаграмма 38 на фиг.6) его пр мой выход устанавливаетс  в высокий уровень (диаграмма 41), который по им не 17 запускает формирователь 10. Подсчет импульсов с датчика 5 начинаетс  после того, как установитс  высокий уровень пр мого вы- хода п того D-триггера 36 (диаграмма 45), который устанавливаетс  толко по приходу второго импульса с датчика 5 после запуска формировател  10. Отсчет времени начинаетс  по первому после команды Пуск импульсу , пришедшему с датчика 5, а отсчет импульсов начинаетс  с второго. Таким образом удаетс  учесть один полный оборот ветроприемника и устра- нить систематическую ошибку, возникающую при одновременном подсчете импульсов и отсчете времени. Технически это достигаетс  тем, что первый импульс, пройд  через схему 37 за- держки, первоначально устанавливает пр мой выход четвертого D-триггера 35 в высокий уровень (диаграмма 44). Второй импульс устанавливает пр мой выход п того D-триггера 36 в высокий уровень и проходит через третью схему И 30 по шинам 20 и 19 в вычислитель 9 и сумматор 11 (диаграммы 45 и 46). Этап измерени  завершаетс  с приходом с формировател  10 сигнала Конец Т (диаграмма 47), который по шине 17 поступает на тактовый вход второго D-триггера 33, В результате инверсный выход третьего D-триг гера 34 возвращаетс  в исходный уро- вень 42 и этот фронт, пройд  через схему ИЛИ 31, устанавливает пр мой выход первого D-триггера 32 в высокий уровень. С этого момента начинаетс  этап вычислений текущего из- мерени  (диаграмма 48) . С пр мого выхода первого D-триггера 32 сигнал Запуск вычислител  по шине 20 поступает в генератор 23 вычислите-

Ю

л  9. Вычисление завершаетс  с приходом по шине 20 вычислител  9 сигнала Конец вычислени , который поступает на вход установки в О первого D-триггера 31 (диаграмма 49). Отличительной особенностью протекани  текущего n-го измерени   вл ет- с  то, что по окончании этапа измерени  с приходом с формировател  10 по шине 17 сигнала Конец Т по ши- не 19 сумматора 11 в виде уровн  проходит сигнал Конец цикла их измерений (диаграмма 43), который поступает на входы первой 28 и второй 29 схем И, При этом п+ 1-  команда Пуск может пройти по шине 13 только через первую схему И 28, Далее эта команда, пройд  через схему ИЛИ 31, устанавливает пр мой выход первого D-триггера 32 в высокий уровень и с этого момента начинаетс  вычисление окончательного результата по формуле (8). Информаци  дл  вычислений заноситс  из сумматора 11 в вычислитель 9 по сигналу, который с выхода первой схемы И 28 по шине 20 поступает в вычислитель 9.

Описанна  техническа  реализаци  схемы 8 управлени  позвол ет не только управл ть всеми узлами блока обработки и отображени , но и обеспечивает синхронизацию, исключающую неопределенность положени  лопастей ветроприемника, а также исключает систематическую ошибку, по вление которой неизбежно вс кий раз после очередной подачи команды Пуск.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1, Поверочный комплекс измерителей скорости ветра, содержащий аэродинамическую трубу, провер емый измеритель скорости ветра, установленный в центральной части рабочего пол  аэродинамической трубы, приборы дл  измерени  давлени , температуры и времени, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи  поверки, содержит импульсный датчик частоты вращени , выход которого подключен к блоку обработки и отображени  информации , включающему схему управлени , вычислитель, формирователь временных импульсов, сумматор и ПУЛЬТ управпе- ни , перва  группа выходов которого подключена к схеме управлени , втоJ

   фм.1

   Фиг.З

   Шиг

   . .

   Фиг.§