CS247693B1

CS247693B1 - Method of liquid flowing direction finding and device for realization of this method

Info

Publication number: CS247693B1
Application number: CS851541A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Tesar
Original assignee: Vaclav Tesar
Priority date: 1985-03-05
Filing date: 1985-03-05
Publication date: 1987-01-15
Also published as: CS154185A1

Abstract

Způsob zjišťování směru proudění tekutiny spočívá v tom, že do tekutiny se umístí trubice s kanálkem vyústěným na jejím skoseném čele, uložená otočně kolem své podélné osy a tato trubice se účinkem proudící tekutiny uvádí do rotaoe kolem této osy, Čímž se uvnitř kanálku vyvodí periodické tlakové změny a z velikosti amplitudy anebo fáze těchto změn, převedených tlakovým snímačem na střídavý elektrický signál se zjišťuje směr proudění tekutiny. Zařízení k provádění způsobu sestává z trubice se skoseným čelem, jejíž kanálek, vyústěný na čele, je napojen na tlakový snímač. Trubice je uložena otočně kolem osy procházející ústím kanálku na čele trubice a je opatřena lopatkami. Způsob a zařízení jsou využitelné v aerodynamických laboratořích při leteckém výzkumu a při výzkumu a vývoji lopatkových strojů, při výzkumu aerodynamiky budov a automobilových karoseriíA method for determining the direction of fluid flow it consists in placing it in the fluid a tube with a channel leading to it bevelled head, pivoted around it longitudinal axis and this tube with flow effect the fluid enters the rotaoe around this the axis, thereby periodically exiting the channel pressure changes and amplitude size or the phase of these changes, transferred pressure sensor for AC the signal is determined by the direction of fluid flow. The apparatus for carrying out the method consists of a tube with a bevelled face whose channel opens on the forehead, is connected to the pressure sensor. The tube is pivoted about an axis passing through the orifice of the tube on the forehead of the tube and is equipped with blades. Method and apparatus they are usable in aerodynamic laboratories research and research and development of turbomachines, in research aerodynamics of buildings and car bodies

Description

Vynález se týká způsobu zjišťování směru proudění tekutiny v určitém místě invazivní piezometrickou cestou, to je způsobem založeným na tom, že do tekutiny je vkládáno ústrojí převádějící dynamické účinky proudící tekutiny na vyhodnocovaný tlakový signál, zpravidla v tlakovém snímači převáděny na signál elektrický.' Je to dnes nejběžnější metoda zpravidla realizovaná sondami využívajícími směrovou závislost údaje Pitotovy trubice. Sonda má zpravidla několik Pitotových trubic, například dvě, jde-li o zjiš tění směru proudění v určité rovině, nebo čtyři, jde-li o zjištění směru v prostoru, jejichž čela spolu svírají určitý úhel, nebo je provedena tak, že jde o těleso s vývrty ve stěnách, které vzájemně takový úhel svírají. Rozdíl mezi oběma alternativami není u dnešních praktických provedení velký, neboť při sestavení z několika Pitotových trubic jsou tyto zpravidla spolu spojeny pájením, takže také spolu vytvářejí vlastně určité těleso, kde jen namísto vyvrtaných dírek jsou využity původní kanálky trubek jež byly spolu spájeny, příkladem může být nejběžnější Conradova sonda z r. 1950 pro měření směru proudění v rovině, které byla podle původního návrhu, Conrad 0.: Gerate zur Liessung vonStromungsrichtungen, Archiv fůr Technisches Messen, 116 /2/, říjen 1950, provedena jako klínové tělísko se snímacími otvory vyvrtanými v šikmých stěnách klínu a trubičkami propojenými s tlakovými snímači. Ta je dnes zpravidla zhotovována ze dvou mosazných trubek spojených spolu pájením, jejichž čela s vyústěním kanálků jsou skosené spilovéna tak, že obě plochy čel spolu svírají úhel odpovídající původnímu vrcholovému úhlu klínu. Jinou sondou k měření směru proudění v rovině je sonda válcová, se dvěma vývrty v téže rovině myšleného řezu, vedeného kolmo k ose válcového tělíska. Pro prostorová měření jsou používány bud sondy kulové, s analogicky umístěnými čtyřmi vývrty odpovídajícími zmíněným dvěma výyrtům válcového tělíska, nebo sondy pyramidální, jejichžBACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for detecting the direction of fluid flow at a particular location by an invasive piezometric method, i.e. in a method based on the introduction into the fluid of a device converting the dynamic effects of flowing fluid into a pressure signal to be evaluated. It is today the most common method usually realized by probes using directional dependence of Pitot tube data. As a rule, the probe has several Pitot tubes, for example two for determining the direction of flow in a particular plane, or four for determining the direction in space whose faces are at an angle to each other, or is a body with bores in the walls that make such an angle to each other. The difference between the two alternatives in today's practical embodiments is not great, since when assembled from several Pitot tubes, they are usually soldered together, so that they also form a certain body where only the original tube channels that were soldered together are used instead of drilled holes. to be the most common Conrad probe from 1950 to measure the direction of flow in the plane that was originally designed, Conrad 0: Gerate zur Liessung vonStromungsrichtungen, Forum Archive Technisches Messen, 116/2 /, October 1950, designed as a wedge with sensing holes drilled in the inclined walls of the wedge and tubes connected to pressure sensors. Today, this is generally made of two brass pipes connected together by soldering, the ends of which have channels are beveled so that the two faces of the faces form an angle corresponding to the original apex angle of the wedge. Another probe for measuring the flow direction in the plane is a cylindrical probe, with two bores in the same plane of the imaginary section, perpendicular to the axis of the cylindrical body. For spatial measurements, either spherical probes with analogous four boreholes corresponding to the two boreholes of the cylindrical body are used, or pyramidal probes whose

- 2 247 693 čtyři vývrty ve stěnách jehlanovitého tělíska odpovídají dvěma vývrtům zmíněné klínové sondy Conradovy. Namísto jehlanovitého tělíska se také v tomto případě používá konstrukce ze spájených trubiček se skosené spilovanými čely. Tato skosené spilovanó čela se také do značné míry blíží jehlanu pyramidové sondy.- 2 247 693 the four bores in the walls of the pyramid body correspond to the two bores of the Conrad wedge probe. Instead of a pyramid-shaped body, the construction of brazed tubes with beveled saw faces is also used in this case. These tapered forehead faces are also very close to the pyramid probe pyramid.

Měření takovými sondami se v zásadě provádí dvěma způsoby. Jeden z nich probíhá tak, že se vždy dvojice protilehlých otvorů nebo Pitotových trubic napojí na diferenční tlakový snímač, sloužící jako indikátor nulového tlakového rozdílu, načež se sondou otáčí až je vyhledána poloha, kdy je indikovaný rozdíl nulový. Potom se na úhloměru spojeném se sondou zjistí velikost jejího natočení a tím směr proudění tekutiny, nebol ve vyhledané poloze tento proudění právě půlí úhel, jež spolu svírají obě stěny klínu nebo protilehlé stěny pyramidy. Druhý způsob spočívá v tom, že sonda zůstává nehybná, měří se tlakový rozdíl mezi protilehlými otvory a z něj se usuzuje na velikost úhlového rozdílu mezi směrem proudění a směrem půlícím úhel obou stěn nebo čel trubic.Measurement by such probes is basically carried out in two ways. One of these is done by connecting a pair of opposing holes or pitot tubes to a differential pressure sensor, which serves as an indicator of the zero differential pressure, and then rotates the probe until the position where the indicated difference is zero is found. Then, on the protractor connected to the probe, the magnitude of its rotation and thus the direction of flow of the fluid are determined, not in the desired position this flow is just half the angle between the two wedge walls or the opposite walls of the pyramid. The second method consists in keeping the probe stationary, measuring the pressure difference between the opposing holes and judging from it the magnitude of the angular difference between the flow direction and the bisector angle of both walls or tube ends.

Základním problémem všech těchto sond je jejich poměrně znač ná pracnost a výrobní náročnost. Vzhledem k tomu, Že jde o invazivní metodu, kdy se vkládanou sondou vyšetřované proudění nevyhnutelně poněkud ovlivní, je nezbytné, aby celkové rozměry části sondy vkládané do vyšetřovaného proudění byly co nejmenší. Je-li snímacích otvorů více, znamená požadavek malé velikosti, že každá skosená ploška by měla mít rozměry řádově v' desetinách milimetru. Tak malé rozměry se jen s největším úsilím podaří zhotovit přesně. Zejména se žádá, aby vždy dvě protilehlé dvojice ústí trubic nebo stěn s vyvrtanými odběry byly co možná identické. To však lze prakticky jen těžko docílit s přijatelnými tolerancemi řádu procent celkového rozměru, což jsou potom tisíciny milimetru. Potíž přináší také vyvedení většího počtu, zpravidla čtyř, tlakových signálů u sondy kulové nebo pyramidové. Vývod provedený příliš malými kanálky vede k nepřijatelně špatným dynamickým vlastnostem sondy, kdy je nutné čekat na ustálení údaje tlakového snímače po doby řádu minut. Větší kanálky pak znamenají větší celkové rozměry a tedy deformaci původního vyšetřovaného rychlost ního pole. I když dnes jsou k dispozici již tlakové snímače, na- 3 247 893 příklad založené na principu deformace polovodičového přechodu PN, jejichž celkové rozměry jsou natolik malé, že by je bylo možné zamontovat přímo dovnitř sondy, nepřipadá to prakticky v úvahu, jestliže u směrové sondy by takové snímače měly být čtyři. Zpravidla se tedy vyvádí tlakové signály trubičkami a dynamické vlastnosti jsou právě tak ještě únosné pro stacionární měření, ale vylučují proměřování nestacionárních rychlostních polí. Nevýhodou mnohaotvořových sond je také to, že i v miniaturním provedení jsou jednotlivé otvory dosti daleko od sebe. Sonda má tedy poměrně malou rozlišovací schopnost a není použitelné v rychlostních polích se značnými příčnými gradienty rychlosti, například v trojrozměrných mezních vrstvách nebo úplavech o menší tlouštce, což jsou právě případy, které jsou z hlediska aerodynamiky zvlášť zaj ímavé.The basic problem of all these probes is their relatively high labor intensity and manufacturing demands. Since this is an invasive method in which the flow to be investigated inevitably influences the inlet flow, it is essential that the overall dimensions of the part of the probe inserted into the flow to be investigated be kept to a minimum. If there are more sensing holes, the requirement of a small size means that each bevel should have dimensions in the order of tenths of a millimeter. Such small dimensions can be produced with the greatest effort. In particular, it is desired that the two opposite pairs of tube or wall orifices with drilled offsets are identical as much as possible. However, this is practically difficult to achieve with acceptable tolerances of the order of percent of the overall dimension, which are then thousands of millimeters. It is also a problem to produce more, usually four, pressure signals at a spherical or pyramidal probe. An outlet made through too small channels leads to unacceptably poor dynamic properties of the probe, where it is necessary to wait for the pressure sensor reading to stabilize for a few minutes. Larger channels mean larger overall dimensions and thus a deformation of the original velocity field under investigation. Although pressure sensors are already available today, an example based on the PN semiconductor deformation principle, whose overall dimensions are small enough to fit directly inside the probe, is practically out of the question if the probes should be four. As a rule, pressure signals are delivered through the tubes and the dynamic properties are just as acceptable for stationary measurements, but exclude the measurement of unsteady velocity fields. A disadvantage of many-hole probes is also that even in miniature designs the individual holes are quite far apart. Thus, the probe has a relatively low resolution and is not usable in velocity fields with significant lateral velocity gradients, for example in three-dimensional boundary layers or smaller thicknesses, which are of particular interest in aerodynamics.

Problém je řešen způsobem zjišťování směru proudění tekutiny, kde je do rychlostního pole vkládána sonda v podobě trubice s kanálkem vyústěným na skoseném čele trubice, podle vynálezu. Podstcrta vynálezu spočívá v tom, že jde o pouze jedinou trubici, uloženou otočně kolem její podélné osy a účinkem proudící tekuti\ 1 ny se tato trubice uvádí, do rotace kolem zmíněné osy, čímž se uvnitř kanálku vyvodí časově proměnné, periodické tlakové změny a směr proudění se pak zjišťuje na základě měřené velikosti amplitudy a/nebo fáze těchto změn, které se nejprve převedou na střídavé elektrické napětí a/nebo střídavý elektrický proud.The problem is solved by a method of detecting the direction of fluid flow where a probe in the form of a tube is inserted into the velocity field with a channel opening at a tapered face of the tube according to the invention. SUMMARY OF THE INVENTION The invention is based on a single tube rotatable about its longitudinal axis and, due to flowing fluid, rotates the tube about said axis, thereby generating time-varying, periodic pressure changes and direction within the channel. the flow is then determined based on the measured magnitude of the amplitude and / or phase of these changes, which are first converted to AC voltage and / or AC current.

Tento způsob zjišťování směru proudění tekutiny je prováděn zařízením s trubicí se skoseným čelem, jejíž kanálek, vyústěný na čele, je napojen na tlakový snímač, podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že trubice je uložena otočně kolem osy procházející ústím kanálku na čele trubice a je opatřena lopatkami.This method of detecting the direction of fluid flow is provided by a device with a tapered face tube, the channel of which terminates on the face is connected to a pressure sensor according to the invention. The principle of the invention is that the tube is rotatably mounted about an axis passing through the mouth of the channel at the end of the tube and is provided with vanes.

Namísto několika trubic se skosenými čely skloněnými v různých směrech je zde tedy pouze jediná taková trubice, která rotuje a nastavuje se tak postupně do těchto jednotlivých směrů. Odpadají tedy dosavadní extrémní výrobní komplikace se zhotovením co možná identických čel a odběrů, neboť zde otáčením téže trubice se dosahuje prakticky identity. Další výhodou je, že s pouzeInstead of a plurality of tubes with beveled ends inclined in different directions, there is therefore only one tube which rotates and is thus gradually adjusted in these individual directions. Thus, the existing extreme manufacturing complications with the production of identical faces and offsets as possible are eliminated, since here the rotation of the same tube achieves virtually identity. Another advantage is that with only

- 4 247 893 jediným ústím je vlastní snímací část sondy podstatně, nejméně čtyřikrát menší oproti čtyřem paralelním trubkám. Sonda má tedy mnohem lepší rozlišovací schopnost, způsobuje mnohem menši ovlivnění vyšetřovaného proudění a lze ji použít v prouděních s mnohem většími příčnými gradienty rychlosti. Sonda je jednodušší pokud jde o výrobu ά také vývod signálu stopkou sondy, kdy se vyvádí pouze dva elektrické vodiče, případně jeden vodič, je-li druhý vývod tlakového snímače přímo ukostren, namísto čtyř hadiček, je jednodušší, výhodnější a umožňuje menší rozměry stopky sondy, což se zase příznivě odráží v menším ovlivnění vyšetřovaného pole. V zásadě se vystačí s jediným tlakovým snímačem, takže převod níková část sondy může být čtyřikrát levnější. Protože jediný snímač může být umístěn přímo uvnitř sondy, je kanálek vedoucí do něj potom krátký a sonda je použitelná i pro nestacionární měření rychlostí, jejichž prostorové rozložení se s Časem mění. Výhodné je, že výstupní elektrický signál má charakter střídavého proudu s měřenou amplitudou a/nebo fází, který se výhodně zesiluje v elektronických zesilovačích.- 4,247,893 the single orifice is the actual sensing portion of the probe substantially, at least four times smaller than the four parallel tubes. Thus, the probe has a much better resolution, causes much less effect on the flow to be investigated, and can be used in flows with much larger transverse velocity gradients. The probe is simpler in terms of production ά also the signal terminal of the probe stem, where only two electrical conductors or one conductor is led out, if the second pressure sensor outlet is directly grounded instead of four hoses, it is simpler, more convenient and allows smaller probe stem dimensions , which in turn is positively reflected in a lesser influence on the field under investigation. In principle, a single pressure sensor is sufficient, so that the transmission part of the probe can be four times cheaper. Since a single sensor can be located directly inside the probe, the channel leading into it is then short, and the probe can also be used for non-stationary velocity measurements whose spatial distribution varies with Time. Advantageously, the output electrical signal has the character of an alternating current with a measured amplitude and / or phase, which is preferably amplified in electronic amplifiers.

Vynález a jeho účinky jsou blíže vysvětleny v popise příkladu jeho provedení, podle připojených sedmi obrázků, kde jsou jednak znázorněny dva příklady praktického provedení zařízení pro provádění způsobu měření směru prouděni podle vynálezu, jednak diagramy vysvětlující způsob podle vynálezu.The invention and its effects are explained in more detail in the description of an exemplary embodiment thereof, according to the accompanying seven figures, in which two examples of a practical embodiment of a device for performing the flow direction measuring method according to the invention are shown.

Na obr. 1 je v podélném řezu znázorněna sonda určená k zjišíovánť směru proudění tím, že je natáčena, přičemž je sledován její výstupní signál tak dlouho, až je natočena právě do směru, který má v místě čela trubice sondy vektor rychlosti tekutiny. Tento směr je pak odečten na úhlomšrrtfch stupnicích, jimiž běžně bývá ústrojí pro natáčení sondy vybaveno. Obr. 2, v o něco větším měřítku, zachycuje detail konce nosné trubky, na který se navléká vlastní rotující trubice sondy. Obr. 3 ukazuje typický cejchovní diagram sond podle vynálezu, umožňující stanovit úhel náběhu sondy a tedy potřebný úhel natočení k dosaženi hledaného směru, z amplitudy výstupního střídavého napětí tlakového snímače.FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a probe for detecting the direction of flow by rotating it, monitoring its output signal until it is rotated just in the direction that the fluid velocity vector has at the tip of the probe tube. This direction is then read on the angular scales commonly used by the probe rotation device. Giant. 2, on a slightly larger scale, captures the detail of the end of the support tube onto which the rotating probe tube itself is threaded. Giant. 3 shows a typical calibration diagram of the probes according to the invention, allowing to determine the lead angle of the probe and hence the necessary angle of rotation to achieve the desired direction, from the amplitude of the pressure transducer output voltage.

Obr. 4 vysvětluje, co je zde míněno úhlem náběhu sondy. ,Na obr. 5 je v podélném řezů zachycena jiná sonda, určená k dokonalejšímuGiant. 4 explains what is meant by the angle of attack of the probe. FIG. 5 shows a longitudinal section of another probe to be improved

- 5 247 693 postupu měření, kdy je možné určit nejen absolutní velikost úhlu néběhu, ale i orientaci lokálního směru rychlosti proudění. Pro doplnění je na obr. 6 příčný řez stopkou této sondy. Obr. 7 slouží k vysvětlení významu určované orientace směru rychlosti ve spojení s obr. 8, zachycujícím diagram časového průběhu výstupního napětí z tlakového snímače sondy.5 247 693 of a measurement procedure in which it is possible to determine not only the absolute magnitude of the angle of attack but also the orientation of the local direction of flow velocity. In addition, FIG. 6 is a cross section of the shank of the probe. Giant. 7 is an explanation of the meaning of the determined direction of velocity in conjunction with FIG. 8, showing a time course diagram of the output voltage from the probe pressure sensor.

V příkladu provedení sondy na obr. 1 je základní částí trubice 1, jejíž čelo 12 je skoseno pod úhlem /4, podobně jako u jedné z piezometrických trubic běžného provedení Conradovy sondy. Trubice 1 je však u sondy podle vynálezu pouze jediná. Na zadním konci je její kanálek 11 převrtán na větší průměr. Vývrt je navléknut na konec nosné trubky .2» ohnuté poměrně značným poloměrem o úhel τ' /2. Jak trubice 1, tak i nosná trubka 2 jsou zhotoveny z injekčních jehel, trubice 1 z jehly o vnějším průměru 1 mm, nosná trubka 2 ^z jehly o vnějším průměru 0,8 mm. Na nosné trubce 2 je navléknut a připájen opěrný kroužek 54 z bronzu. Vývrt v trubici 1 je zhotoven s takovým průměrem, aby se trubice 1 po nasazení na nosnou trubku 2 mohla volně a lehce na ní otáčet. Konec nosné trubky 2> sloužící k uložení navléknuté trubice 1 je opatřen odlehčovacími vybráními 51. podle obr. 2. Na opačný konec nosné trubky 2 je navléknuta a připájena pájkou 45 přechodka 45 z mosazi. Vysoustružená krátká válcová dutina na konci přechodky 45 má stejný vnitřní průměr jako je vnější průměr stopky 4. Do nakresleného konce stopky 4, vyvrtáním rozšířeného, je vložen piezotranzistor, sloužící jako tlakový snímač 2. Izolované elektrické vodiče, první vodič 2 a druhý vodič 50 přenášející výstupní signál tlakového snímače 2 jsou vedeny kanálkem ve stopce 4. Stopka 4 je uzemněna a slouží současně jako jejich elektrické stínění. Po nasazení tlakového snímače 2 dovnitř vývrtu konce stopky 4 je na tento konec nasazena přechodka 45 připevněná zalepením epoxydovou pryskyřicí. Konec trubice 1 opačný k čelu 12 je opatřen dvěma připájenými lopatkami 8 z mosazného tenkého plechu, které jsou po připájení tvarovány tak, že tekutina obtékající trubici 1 vyvozuje moment snažící se trubici 1 roztočit v naznačeném směru otáčení CO . Před nasazením trubice 1 na nosnou trubku 2 je mezi obě součástky naneseno mazivo.In the exemplary embodiment of the probe of FIG. 1, the base portion of the tube 1, the face of which is bevelled at an angle θ, is similar to that of one of the piezometric tubes of a conventional Conrad probe design. However, the tube 1 is only one in the probe according to the invention. At its rear end, its channel 11 is drilled to a larger diameter. The bore is threaded onto the end of the support tube 2 bent over a relatively large radius by an angle τ '/ 2. Both tube 1 and carrier tube 2 are made of injection needles, needle tube 1 of 1 mm outer diameter, needle carrier tube 2 ^of 0.8 mm outer diameter. A support ring 54 of bronze is threaded and soldered on the support tube 2. The bore in the tube 1 is made with a diameter such that the tube 1 can be rotated freely and lightly on it after being placed on the support tube 2. The end of the support tube 2 serving to accommodate the threaded tube 1 is provided with relief recesses 51 of FIG. 2. A brass adapter 45 is threaded and brazed onto the opposite end of the support tube 2 by solder 45. The turned short cylindrical cavity at the end of the reducer 45 has the same inner diameter as the outer diameter of the shank 4. A piezotransistor serving as a pressure sensor 2 is inserted into the drawn end of the shank 4 by drilling the expanded sheath. the output signal of the pressure sensor 2 is passed through a channel in the shank 4. The shank 4 is grounded and serves at the same time as their electrical shielding. After the pressure sensor 2 has been inserted into the bore of the end of the shank 4, a transition piece 45 is attached to this end by epoxy resin sealing. The end of the tube 1 opposite to the face 12 is provided with two brazed thin sheet metal blades 8, which after brazing are shaped such that the fluid flowing through the tube 1 exerts a moment trying to spin the tube 1 in the indicated direction of rotation CO. A lubricant is applied between the two parts before the tube 1 is placed on the support tube 2.

- 6 247 693- 6 247 693

Předpokládá se, že v místě, kde má týt vyšetřen směr proudění tekutiny je alespoň zhruba známa orientace proudění, která se během měření nemění do té míry, že by proudění střídalo zcela smysl svého pohybu. To jsou běžné podmínky, za nichž se provádí měření např. Conradovou nebo pyramidální sondou. Zde je tato podmínka kladena proto, že u popsané konstrukce by při změně orientace o úhel větší než Τ' /2 vzhledem k ose 14 docházelo ke svléknutí trubice 1 z konce nosné trubky £. pokud by taková situace nastávala, bylo by nutné se před touto eventualitou pojistit konstrukčními úpravami. Je to však zcela mimořádná eventualita a v naprosté většině případů bude tedy náporovým přetlakem proudící tekutiny trubice 1 pouze přitlačována proti opěrnému kroužku 54 a momentovou dvojicí působící na lopatky 8 roztočena. Mazivo mezi kontaktními plochami umožňuje poměrně lehké otáčení, na druhé straně svojí viskozitou klade odpor s rostoucími otáčkami a zabraňuje tak, aby rychlost otáčení narostla na velmi vysoké hodnoty. Kapilární povrchové napětí na rozhraních mezi mazivem, rozehřátým třecím teplem a okolní tekutinou zajišíuje také utěsnění dutiny kanálku 11. Odlehčovací vybrání 31 jednak zmenšují kontaktní plochu a snižují třecí moment maziva brzdící rotační pohyb, jednak umožňují, aby se vytvořil větší počét fázových rozhraní mezi mazivem, například olejem a plynem, například vzduchem, v němž se směr rychlosti proudění vyšetřuje. To pak umožní dokonalejší utěsnění i větších přetlaků. Prakticky se však při měření směru proudění ztěží vyskytnou v kanálku 11 natolik vysoké přetlaky,že by je neutěsnila jednoduchá vrstva maziva. Ostatně v situacích, kdy by se jednalo o měření v takové tekutině, že by použití maziva nebylo přijatelné, nebude malý únik štěrbinou mezi oběma součástkami nikdy tak velký, aby podstatně zhoršil funkci sondy podle vynálezu. V takových případech lze také utěsnění zajistit kroužkem z měkkého materiálu, například grafitu, vloženým mezi konec trubice 1 a opěrný kroužek 34.It is believed that at the location where the fluid flow direction is to be investigated, at least roughly the flow orientation is known, which does not change to the extent that the flow alternates the direction of its movement during measurement. These are common conditions under which measurements are made with, for example, a Conrad or a pyramidal probe. Here, this condition is imposed because, in the described construction, if the orientation is changed by an angle greater than Τ '/ 2 with respect to the axis 14, the tube 1 would be stripped from the end of the support tube 6. should such a situation arise, it would be necessary to insure design modifications before this eventuality. However, this is an extraordinary eventuality and, in the vast majority of cases, the pressure of the flowing fluid of the tube 1 will only be pressed against the support ring 54 and the torque pair acting on the blades 8 will be rotated. The lubricant between the contact surfaces allows a relatively light rotation, on the other hand, by its viscosity it resists with increasing speed and prevents the rotation speed from rising to very high values. The capillary surface tension at the interfaces between the lubricant, the heated frictional heat and the surrounding fluid also provides for sealing of the channel cavity 11. The relief recesses 31 both reduce the contact area and reduce the frictional moment of the lubricant holding back the rotational movement. for example oil and gas, for example air, in which the direction of flow velocity is investigated. This will allow better sealing of even larger pressures. In practice, however, when measuring the direction of flow, the pressure in the channel 11 becomes difficult to overpressure to such an extent that it would not be sealed by a simple layer of lubricant. Moreover, in situations where measurement in such a fluid is such that the use of a lubricant would be unacceptable, the small leakage gap between the two components will never be so great as to substantially impair the function of the probe of the invention. In such cases, the seal may also be provided by a ring of soft material, such as graphite, inserted between the end of the tube 1 and the support ring 34.

Známou nevýhodou piezotranzistorů pro použití k přesným nšřením tlaku je jejich značná závislost na teplotě a samovolné změny výstupního napětí, takzvaný drift”, proto jsou poměrně málo používány, ač jinak nabízejí výhody skutečně minimálních rozměrů. Uvedené nevýhody se však právě neuplatní při použití v sondě po- 7 2^7 693 dle tohoto vynálezu. Zde je sledovanou složkou výstupního signálu právě jen střídavé napětí generované jako odezva na tlakové změny v kanálku 11, přičemž sonda je nastavována do polohy, kdy tato střídavá složka vymizí. Stejnosměrná složka výstupního napětí, která se mění např. s teplotou piezotranzistoru, zde není využívána a může být odfiltrována například průchodem signálu přes kondensátor nebo vazební transformátor. Výhodou přitom je, že střídavou složku, která je předmětem zájmu, lze mimořádně snadno elektronicky zpracovávat a zesilovat v tranzistorových zesilovacích stupních. Při určité rychlosti proudění tekutiny lze dokonce počítat s tím, že zpracovávaný střídavý signál má určitou jedinou frekvenci, danou pouze rychlostí rotace trubice 1. Signál pak může být filtrován úzkopásmovým filtrem tak, že se odstraní všechny ostatní frekvenční složky. Tím lze podstatně potlačit i vliv šumu, který také jinak patří k nepříjemným nevýhodám piezotranzistorů.A well-known disadvantage of piezotransistors for use in precision pressure dropping is their considerable dependence on temperature and spontaneous variation of output voltage, the so-called drift, therefore they are relatively little used, although they offer the advantages of truly minimal dimensions. However, these disadvantages do not apply when used in the probe according to the invention. Here, the monitored component of the output signal is just the AC voltage generated in response to the pressure changes in channel 11, and the probe is set to the position where the AC component disappears. The DC component of the output voltage, which varies, for example, with the temperature of the piezotransistor, is not used here and can be filtered out, for example, by passing a signal through a capacitor or a coupling transformer. The advantage here is that the alternating component of interest can be processed and amplified in the transistor amplification stages extremely easily. At a certain fluid flow rate, it can even be assumed that the AC signal being processed has a single frequency given only by the rotation speed of the tube 1. The signal can then be filtered by a narrowband filter so as to remove all other frequency components. This can also substantially reduce the influence of noise, which is also one of the unpleasant disadvantages of piezotransistors.

K vlastnímu zjišťování směru proudění tekutiny v určitém mís tě rychlostního pole se sonda podle obr. 1 upevňuje horním, na obr. 1 již nekresleným koncem stopky £ v držáku, umožňujícím natáčení podle dvou vzájemně· kolmých os, procházejících Čelem 12 trubice 1. Na obr. 1 je jedňou z těchto os vertikála v. Druhá, horizontála h, zde nemohla být znázorněna, neboť jde o přímku kol mou k rovině nákresny tohoto obrázku, tedy obr. 4. Držák je opatřen stupnicemi umožňujícími odečíst úhlovou velikost natočení. Pokud by osa 14, kolem níž trubice 1 rotuje, byla právě identická se směrem vektoru rychlosti, nedojde v průběhu otáčky trubice 1 k žádné změně aerodynamických poměrů, tlak snímaný tlakovým sní mačem 2 bude neměnný a protože konstantní složka je odfiltrována, bude na výstupu celého ústrojí indikován stav, odpovídající žádou čímu nastavení osy 14 do hledaného směru proudění. Obecně dojde nejspíše k situaci, jíž schematicky znázorňuje obr. 4· Bíle vyznačená šipka S udává polohu trubice 1 sondy. Jsou zde naznačeny obě osy otáčení držáku, horizontála h i vertikála v, neboť obrázek obr. 4 je v axonometrické projekci. V základní poloze sondy v držáku je osa 14 kolmá jak k horizontále h, tak k vertikále v, avšak nesouhlasí se směrem vektoru rychlosti w, který tentokrát svírá s osou 14 nenulový úhel náběhu «6. Zkušenosti se sondami,In order to detect the direction of fluid flow in a particular velocity field, the probe of FIG. 1 is fastened by the upper end of the shank 6 in the holder, no longer shown in FIG. 1, rotating along two mutually perpendicular axes passing through the face 12 of the tube. Fig. 1 is one of these axes of the vertical v. The other, the horizontal h, could not be shown here, since it is the straight line of the wheels m to the plane of the drawing of this figure, Fig. 4. The bracket is provided with scales to read the angular magnitude. If the axis 14 around which the tube 1 rotates is exactly identical to the direction of the velocity vector, there will be no change in aerodynamic conditions during the rotation of the tube 1, the pressure sensed by the pressure transducer 2 will be constant and a condition corresponding to the desired position of the axis 14 in the desired flow direction is indicated. In general, the situation shown schematically in FIG. 4 is likely to occur. The white arrow S indicates the position of the probe tube 1. Both the axes of rotation of the holder, the horizontal h and the vertical v, are indicated, since the figure of FIG. 4 is in axonometric projection. In the basic position of the probe in the holder, the axis 14 is perpendicular to both the horizontal h and the vertical v, but does not match the direction of the velocity vector w, this time forming a non-zero angle of attack 6 6 with the axis 14. Probe experience,

247 693 jejichž trubice 1 mají skosená čela 12 ukazují, že u nich závislost totálního, tedy Pitotova tlaku na úhlu náběhu bývá v rozsahu do asi 15° prakticky lineární. V určitém okamžiku během rotace trubice 1 bude úhel sevřený rovinou čela 12 se směrem vektoru rychlosti w maximální a v tomto okamžiku bude také v kanálku 11 maximální přetlak oproti okolní proudící tekutině, takže také výstupní napětí tlakového snímače 2 dále zesílené předpokládanými zesilovacími stupni v přenosové cestě výstupního signálu bude maximální. Při dalším otáčení trubice 1 kolem osy 14 se měřený tlak bude zmenšovat. Nejmenší bude v poloze, kdy úhel svíraný rovinou čela 12 se směrem vektoru rychlosti w je minimální. Polovina rozdílu mezi výstupními napětími odpovídajícími těmto dvěma krajním polohám je amplituda výstupního napětí podle obr. 8. Obr.'5 ukazuje, jak v oblasti zmíněné prakticky lineární závislosti měřeného'tlaku na úhlu náběhu *6 je i závislost mezi úhlem náběhu 4/ a absolutní hodnotou amplitudy výstupního napětí | Ufc| lineární. Z takovéto charakteristiky sondy lze soudit na velikost potřebné změny nastavení. Může to být účelné například tehdy, víme-li při proudění majícím dvojrozměrný charakter, že například směr vektoru rychlosti w musí ležet v rovině procházející horizontálou h, jež je kolmá k vertikále v. Pak postačí natočit sondu kolem vertikály v o úhel vyplývající z charakteristiky obr. 5 aby byl dosažen žádoucí stav odpovídající nastavení osy 14 do hledaného směru proudění. Při obecně trojrozměrném charakteru proudění lze i bez této charakteristiky nalézt ^žádaný stav s indikovaným nulovým střídavým výstupním napětím = O zkusmým <í*cáčením sondy. Dráha přenosu tlakového signálu kanálkem 11 trúbice 1 a dutinou nosné trubky 2 k tlakovému snímači 2 je zde krátká a jde o dutiny s nepatrným objemem, takže při měření s plynem, například se vzduchem, se stlačitelnost tekutiny uvnitř těchto dutin uplatní jen nepatrným vlivem. Objemová změna způsobená deformačním pohybem na vstupu tlakového snímače 2 je vzhledem již k malým rozměrům jeho membrány také nepatrná a proto lze bezpečně říci, že na této dráze nedojde k nějakému zkreslení signálu, jež by mělo význam, a to tím spíše, že konstrukci sondy lze beze všeho volit tak, aby rychlost rotace trubice 1 a tedy frekvence tlakových změn byla jen nízká. Je však třeba říci, že i kdyby přesto přese všechno ke zkreslení mělo dojít, přesnost měření se nějak247 693 whose tubes 1 have chamfered faces 12 show that the dependence of the total, i.e. Pitot pressure, on the lead angle tends to be practically linear in the range up to about 15 °. At some point during the rotation of the tube 1, the angle between the plane of the face 12 with the direction of the velocity vector w will be maximum and at this time also the channel 11 will have a maximum overpressure relative to the surrounding flowing fluid. the output signal will be maximum. As the tube 1 rotates about the axis 14 further, the measured pressure will decrease. The smallest will be in a position where the angle between the plane of the face 12 and the direction of the velocity vector w is minimal. Half of the difference between the output voltages corresponding to these two extreme positions is the amplitude of the output voltage of Fig. 8. Fig. 5 shows how, in the region of the practically linear dependence of the measured pressure on the inlet angle * 6, the value of the output voltage amplitude Ufc | linear. From this characteristic of the probe it is possible to judge the size of the necessary change of settings. This may be useful, for example, when knowing in a flow having a two-dimensional character that, for example, the direction of the velocity vector w must lie in a plane passing through the horizontal h, which is perpendicular to the vertical v. 5 to achieve the desired state corresponding to the alignment of the axis 14 to the desired flow direction. With a generally three-dimensional flow pattern, even without this characteristic, the desired state can be found with zero alternating output voltage indicated by probing the probe rotation. The path of the transmission of the pressure signal through the channel 11 of the tube 1 and the cavity of the support tube 2 to the pressure sensor 2 is short and is of low volume, so that when measuring with gas, e.g. air, the compressibility of the fluid within these cavities is negligible. The volume change caused by the deformation movement at the inlet of the pressure sensor 2 is also small due to the small size of its diaphragm and therefore it can be safely said that there will be no signal distortion on this path, which is all the more important it is necessary to choose so that the rotation speed of the tube 1 and thus the frequency of pressure changes is only low. However, it should be said that even if, despite everything, distortion should occur, the measurement accuracy does somehow

- 9 247 693 podstatně neovlivní, nebol při měření jde právě jen o to zjistit, kdy je amplituda výstupního napětí nulová, respektive, uváží-li se vliv šumu, kdy je minimální. A tato minimální hodnota nemůže být ovlivněna třeba tím, že při teplotních změnách se změní převodní součinitel, odpovídající změně sklonu charakteristiky na obr. 5.- 9 247 693 does not significantly affect, because the measurement is just to determine when the amplitude of the output voltage is zero, respectively, considering the effect of noise, when it is minimal. And this minimum value cannot be influenced, for example, by changing the conversion coefficient corresponding to the change in the slope of the characteristic in FIG.

Obrázky obr. 5 a obr. 6 ukazují příklad jiného provedení son dy pro zjišťování směru proudění podle tohoto vynálezu, kdy se předpokládá funkce založená na složitějším zpracování výstupního elektrického signálu, přičemž sonda je v tomto případě během měření nehybná. Základní princip uspořádání se podstatně neliší. Také zde je základní částí trubice 1, jejíž čelo 12 je skoseno. Kanálkent 11 je pak veden generovaný střídavý tlakový signál k tla kovému snímači 2. Ten je zde pro ještě lepší potlačení zkreslení tlakového signálu umístěn ještě blížé k trubici 1 a sice v tělese 6 navazujícím přímo na zadní konec trubice 1, jež je na něm otočně uložena. Rotaci trubice 1 také zde vyvozuje účinek proudící tekutiny díky první lopatce 81 a druhé lopatce 80. protože při tomto způsobu funkce hraje důležitou roli rovnoměrnost rotačního pohybu trubice 1, není již trubice 1 v tomto případě jednoduše z injekční jehly, ale je zhotovena vysoustružením na hodinářském soustruhu a důkladně vyvážená. První lopatka 81 má na obr. 5 zřetelně větší délku než druhá lopatka 80 právě s ohledem na vyvážení šikmo skoseného čela 12. Ještě závažnější je, že s ohledem na požadavek malého a především rovnoměrného a neměnného odporu proti otáčení je trubice 1 uložena na valivých ložiskách. Jsou použita integrální valivá ložiska, zhotovená využitím komerčně dostupných safírových kuliček, dodávaných v přesných rozměrech již od velikosti 0,1 mm. Kuličky obíhají v drážkách vytvořených v trubici 1 bez klece. Odlišně je provedeno na obr. 5 levé ložisko, se dvěma řadami malých kuliček 16 a pravé ložisko s jedinou řadou větších kuliček 26. V levém ložisku běhají malé kuličky 16 po válcovém čepu 26 na konci tělesa 6, takže obě součástky, trubice 1 i těleso 6 zde mají možnost vzájemného axiálního pohybu. Pravé ložisko má v obou součástkách pro větší kuličky 26 žlábky, zajištující polohu i v axiálním směru. Žlábek v trubici 1 pro větší kuličky 26 je však při výrobě trubice 1 zhotoven jen ve své levéFigures 5 and 6 show an example of another embodiment of the flow direction detection probe of the present invention, where a function based on more complex processing of the output electrical signal is assumed, wherein the probe is stationary during the measurement. The basic principle of the arrangement is not significantly different. Here too, the basic part is a tube 1 whose face 12 is bevelled. The channel 11 is then guided to the pressure transducer 2. The pressure transducer 2 is positioned even closer to the tube 1, in a body 6 directly adjacent to the rear end of the tube 1, which is rotatably mounted thereon, for even better suppression of the pressure signal distortion. . The rotation of the tube 1 also here results from the flowing fluid due to the first blade 81 and the second blade 80. since in this mode of operation the uniformity of the rotational movement of the tube 1 plays an important role, in this case the tube 1 is no longer simply from the injection needle; lathe and well balanced. In FIG. 5, the first blade 81 has a considerably longer length than the second blade 80 just in view of balancing the obliquely angled face 12. Even more importantly, in view of the requirement for a small and above all uniform and constant rotation resistance, the tube 1 is supported on rolling bearings. . Integral roller bearings made using commercially available sapphire balls, available in exact dimensions from 0.1 mm in size, are used. The balls circulate in the grooves formed in the tube 1 without a cage. 5, a left-hand bearing with two rows of small balls 16 and a right-hand bearing with a single row of larger balls 26 are different. In the left bearing, small balls 16 run on the cylindrical pin 26 at the end of the body 6, 6 have the possibility of axial movement relative to each other. The right-hand bearing has grooves in both components for the larger balls 26, ensuring the position also in the axial direction. However, the groove in the tube 1 for the larger balls 26 is made only in the left one during the manufacture of the tube 1

247 893247 893

I polovině takže při montáži lze trubici 1 přes řadu větších kuliček 26, usazených ve žlábku tělesa 6 a držených zde mazacím tukem, jehož vrstvou jeou obaleny, snadno převléknout. Podobně jsou při montáži drženy tukem malé kuličky 16 ve žlábcích trubice 1, které jsou přitom současně navléknuty na čep 36. Teprve po smontování je vytvořen přehyb 66 tenkého pravého konce trubice 1, zamezující již další axiální pohyby obou součástek. Přehyb 66 sice na své vnitřní straně nevytváří zcela dokonalou dráhu pro kuličky, ale to ani není třeba, většinou je trubice 1 aerodynamicky zatížena tak, že větší kuličky 26 pracují jako v ložisku s kosoúhlým stykem a opírají se jen o levou polovinu žlábku v trubiciThus, during assembly, the tube 1 can be easily changed over a series of larger balls 26 seated in the groove of the body 6 and held there by the lubricating grease whose layer is wrapped. Similarly, small balls 16 are retained in the grooves of the tube 1, which are simultaneously threaded onto the pin 36, during grease mounting. Only after assembly is the fold 66 of the thin right end of the tube 1 formed, preventing further axial movement of both components. The fold 66 does not create a perfectly perfect ball path on its inner side, but it is not necessary, most of the time the tube 1 is aerodynamically loaded so that the larger balls 26 work as a angular contact bearing and rest only on the left half of the groove in the tube.

1. Také zde mazivo v ložiskách svojí přítomností zabraňuje úniku přetlaku z kanálku 11. Avšak jako u již popsaného provedení malý únik ložiskem nepředstavuje žádnou podstatnou komplikaci a byl by beze všeho přijatelný. K tlakovému snímači £ vede z kanálku 11 trubice 1 spojovací vývrt £6 v tělese 6. Tlakový snímač 2 je i zde v podstatě křemíkový plenární tranzistor NPN, který mé přechod ewitor-báze mechanicky připojen k pružné membráně v čelní stěně. Do dutiny tělesa 6 je vkládán zprava, dutina je na konci uzavřena 'zátkou 2 připájenou měkkou pájkou. Pájka současně ukostřu je první vodič 2 ^z® dvou vývodů tlakového snímače 2, který je před zapájení svým odisolovaným koncem zasunutý do výřezu tělesa 6. Obdobným výřezem na protilehlé straně je vyveden druhý vývod 50 do dutiny stopkového vývrtu 45 ue stopce £, jak jej zachyceuje řez na obr. 6. Na rozdíl od válcové stopky 4 u provedení z obr. 1 mé zde stopka £ pro zvětšení tuhosti při zmenšeném aerodynamickém odporu a zmenšeném ovlivnění vyšetřovaného rychlostního pole plochý, kapkovitý” tvar. Druhý vodič 50 je ovšem opatřen izolační bužírkou 22» jej elektricky izoluje od stopky £. Ke zpracování elektrického signálu je použito zapojení, při němž je celé sonda i s ukostřeným prvním vodičem 2 uzemněna, takže kovová stopka £ funguje současně jako stínění. Na vnější straně trubice 1 je přilepeno drobné zrcátko £, na něž dopadá paprsek 900 světla svítivé diúdy, odrážený do fotodiody. K odražení paprsku 900 ovšem dojde vždy jen po krátký okamžik jednou za otáčloi trubice 1 při její rotaci kolem osy l£.Here too, the lubricant in the bearings, by its presence, prevents leakage of overpressure from the duct 11. However, as in the embodiment described above, a small bearing leakage is not a significant complication and would be entirely acceptable. A connecting bore 6 in the body 6 leads from the duct 11 of the tube 1 to the pressure transducer 6. The pressure transducer 2 here is also a substantially silicon plenary transistor NPN, which my ewitor-base transition is mechanically connected to a flexible membrane in the front wall. It is inserted into the cavity of the body 6 from the right, the cavity is closed at the end by a plug 2 soldered with soft solder. Simultaneously, the solder ground is the first conductor 2 ^{of the} two outlets of the pressure sensor 2, which is inserted into the cutout of the body 6 prior to soldering with its stripped end 6. In contrast to the cylindrical shank 4 of the embodiment of FIG. 1, here, the shank 4 has a flat, teardrop-shaped shape for increasing stiffness with reduced aerodynamic drag and reduced impact on the velocity field under investigation. However, the second conductor 50 is provided with an insulating sleeve 22 electrically insulating it from the shank. An electrical connection is used in which the entire probe and the grounded conductor 2 are grounded, so that the metal shank 6 functions simultaneously as a shield. On the outside of the tube 1, a tiny mirror 6 is glued onto which a light beam 900 reflected by the photodiode falls. However, the reflection of the beam 900 occurs only for a brief moment once per revolution of the tube 1 as it rotates about the axis 16.

Na obr. 8 je zachycen v závislosti na čase t průběh napětíIn FIG. 8, the voltage profile is plotted against time t

- 11 247 693 fotodiody Ua a výstupního napětí Ub tlakového snímače 2. průběhy odpovídají poměrům na obr. 7, kde je stejně jako na obr. 4 šipkou S schematicky znázorněna poloha sondy s osou 14 odpovídající ose otáčení trubice 1 a vertikálou v procházející čelem 12^% trubice 1» Na rozdíl od situace z obr. 4, kdy vektor rychlosti w proudění tekutiny ležel v rovině určené osou A a vertikálou v, předpokládá se nyní obecný směr vektoru rychlosti w. V kanálku 11 trubice 1 bude v takovém obecném případě zjištěn během její rotace ve směru otáčení Λ) maximální tlak zase tehdy, když rovina čela 12 svírá se směrem vektoru rychlosti w maximální úhel náběhu <6 . Kdyby, tak jako v případě z obr. 4, ležel vektor rychlosti w ve vertikální rovině, bylo by toto maximum tlaku, jemuž odpovídá i maximum výstupního napětí Ub, zjištěno právě v poloze zachycené na obr. 5, kde je rovina čela 12 kolmá k rovině jsoucí osou 14 a vertikálou v. Na obr. 7 je však poloha bodu Z, jímž prochází vektor rychlosti w jiná, bod U leží mimo vertikální rovinu a maximum výstupního napětí Ub bude zjištěno až tehdy, když se trubice 1 natočí vzhledem k poloze z obr. 5 ve směru otáčení CO o úhel J£_. Zjištování úhlové polohy odrazem paprsku 900 od zrcátka 9 umožní polohu bodu Z stanovit. Napětí fotodiody Ua vykazuje, podle obr. 8, nízkou hodnotu po naprostou většinu doby trvání otáčky trubice 1 kolem osy A. Pro zajištění skutečně nízké hodnoty může být žádoucí natřít vnější povrch trubice 1 černým, světlo absorbujícím nátěrem všude mimo zrcátko £. Jen v okamžicích, kdy trubice 1 během své rotace právě zaujímá polohu z obr. 5 je registrován napěíový impuls způsobený dopadem světla do .fotodiody Doba mezi jednotlivými impulsy je perioda t_p podle obr. 8, o níž lze předpokládat, že vzhledem k zajištění rovnoměrnosti rotace valivým uložením je při vyšetřování stacionárního proudění neměnná. Lze ji tedy měřit několikrát a po statistickém zpracování ' výsledků lze periodu t_p stanovit se značnou přesností. Vzhledem k posunutí bodu Z nebude okamžik dosažení maxima výstupního napětí Ub souhlasit s okamžikem, kdy napětí fotodiody U_a vykazuje impuls, ale mezi oběma okamžiky je časové zpoždění ty , viz obr. 8. Také toto časové zpoždění Hf- lze při vyšetřování stacionárních proudění opakovaně měřit a lze tak dosáhnout značné přesnosti sta· tistickým vyloučením náhodných chyb. protože úhel y se má k úhlo· vé dráze celé otáčky 2^ jako časové zpoždění i*- k periodě t£,11 247 693 photodiode Ua and the output voltage Ub of the pressure sensor 2. the waveforms correspond to the ratios in Fig. 7, where, as in Fig. 4, the position of the probe with the axis 14 corresponding to the axis of rotation ^% tube 1 »Unlike the situation of FIG. 4, when the velocity vector w fluid flow lying in the plane defined by axis a and the vertical is assumed now the general direction of the velocity vector w. In the channel 11 of the tube 1, in such a general case, during its rotation in the direction of rotation Λ), the maximum pressure will again be determined when the face of the face 12 forms a maximum angle of attack <6 with the direction of the velocity vector w. If, as in the case of FIG. 4, the velocity vector w lies in a vertical plane, this pressure maximum, which corresponds to the maximum output voltage Ub, would be found just in the position shown in FIG. 5, where the front plane 12 is perpendicular to In Fig. 7, however, the position of the point Z through which the velocity vector w passes is different, the point U lies outside the vertical plane, and the maximum output voltage Ub will only be determined when the tube 1 is rotated relative to the position z 5 in the direction of rotation CO by an angle .beta. Determining the angular position by reflecting the beam 900 from the mirror 9 allows the position of the Z point to be determined. The voltage of the photodiode Ua shows, according to FIG. 8, a low value for the vast majority of the duration of the rotation of the tube 1 about the axis A. To ensure a truly low value, it may be desirable to paint the outer surface of the tube 1 with black light absorbing paint. Only when the tube 1 is in the position of FIG. 5 during its rotation, the voltage pulse caused by the light incident to the photodeiode is registered. The time between the pulses is the period t _p according to FIG. 8 which can be assumed the rolling bearing rotation is invariant when investigating stationary flow. It can therefore be measured several times and after statistical processing of the results the period t _p can be determined with considerable accuracy. Due to the displacement of the point Z, the moment of reaching the maximum output voltage Ub will not coincide with the moment when the photodiode voltage U _a shows a pulse, but there is a time delay between the two points, see Fig. 8. measurement and thus achieve considerable accuracy by statistically eliminating random errors. since the angle γ is to the angular path of the whole revolution 2 as a time delay i * - to the period t,,

- 12 Jb ^a jejího časového zpožlze úhel nalézt ze vztahu «ř= 2*rí— ^XP- 12 Jb ^and its time delay, find the angle from the expression «σ = 2 * η - ^X P

Z naměřené amplitudy výstupního napětí dění ty tak lze jednoznačně určit směr, z něhož vektor rychlosti w směřuje do vyústění kanálku 11 na čele.12 trubice 1.Thus, from the measured amplitude of the output voltage events, the direction from which the velocity vector w is directed to the outlet of the channel 11 on the face 12 of the tube 1 can be unambiguously determined.

Předpokládá se využití zařízení podle tohoto vynálezu především v aerodynamických laboratořích, například při vyšetřování úplavů za obtékanými tělesy, jako je tomu v leteckém výzkumu, při výzkumu a vývoji lopatkových strojů, při výzkumu aerodynamiky budov, automobilových karoserií a podobně.It is envisaged to use the device according to the invention in particular in aerodynamic laboratories, for example in the investigation of floods behind by-bodies, such as in aeronautical research, in the research and development of turbomachines, in the aerodynamics of buildings, car bodies and the like.

Claims

1. A method for determining the direction of fluid flow, comprising placing a tube with a channel at its bevelled face rotatable about its longitudinal axis into the fluid and rotating the tube about its axis under the effect of the flowing fluid thereby expelling inside the channel. periodic pressure changes, and from the magnitude of the amplitude and / or phase of these changes converted by the pressure sensor into an AC electrical signal, the direction of fluid flow is then determined.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising a bevelled tube, the channel of which extends on the face, connected to a pressure sensor, characterized in that the tube (1) is rotatably mounted about an axis (14) passing through the mouth of the channel. (11) at the end of the tube (1) and is provided with blades (8).