RU2164691C1 - Device for measuring turbulent fluctuations of speed - Google Patents

Device for measuring turbulent fluctuations of speed Download PDF

Info

Publication number
RU2164691C1
RU2164691C1 RU2000111794A RU2000111794A RU2164691C1 RU 2164691 C1 RU2164691 C1 RU 2164691C1 RU 2000111794 A RU2000111794 A RU 2000111794A RU 2000111794 A RU2000111794 A RU 2000111794A RU 2164691 C1 RU2164691 C1 RU 2164691C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
speed
converters
electric signal
electrical signal
signal
Prior art date
Application number
RU2000111794A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.В. Гусев
Г.А. Федотов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Ассоциация предприятий морского приборостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Ассоциация предприятий морского приборостроения" filed Critical Закрытое акционерное общество "Ассоциация предприятий морского приборостроения"
Priority to RU2000111794A priority Critical patent/RU2164691C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2164691C1 publication Critical patent/RU2164691C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

FIELD: study of hydrophysical fields; ecology researches; experimental hydrodynamics, oceanology and other fields of engineering where monitoring of turbulent medium parameters is required. SUBSTANCE: proposed device includes three identical speed converters for converting speed into electrical signal which are located in one straight line. Functional unit whose inputs (from first to third) are connected with outputs of converters converting the speed to electrical signal is designed for calculating the output signal depending on signals furnished from converters and distances between them. EFFECT: enhanced accuracy of measurements; reduction of effect of additive electrical interference. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области исследования гидрофизических полей и может быть использовано при проведении экологических исследований, в экспериментальной гидродинамике, океанологии и других областях техники, где требуется вести контроль параметров турбулентной среды. The invention relates to the field of research of hydrophysical fields and can be used in environmental studies, in experimental hydrodynamics, oceanology and other fields of technology where it is necessary to control the parameters of a turbulent medium.

Известны различные устройства, предназначенные для измерения параметров турбулентной среды, содержащие преобразователи скорости в электрический сигнал (датчики) среды (см., например, [1], [2]). There are various devices known for measuring the parameters of a turbulent medium, containing converters of speed into an electric signal (sensors) of the medium (see, for example, [1], [2]).

Устройство [1] содержит преобразователь скорости в электрический сигнал (датчик скорости электропроводящей среды), выполненный в виде постоянного магнита, в зазоре которого установлены держатель с электродами, соединенными с электронным усилителем. При измерении турбулентных пульсаций скорости преобразователь скорости в электрический сигнал устанавливают в исследуемом потоке и судят о параметрах потока по параметрам электрического сигнала на выходе электронного усилителя. The device [1] contains a speed transducer into an electric signal (speed sensor of an electrically conductive medium), made in the form of a permanent magnet, in the gap of which is mounted a holder with electrodes connected to an electronic amplifier. When measuring turbulent pulsations of speed, the speed transducer into an electric signal is installed in the flow being studied and the flow parameters are judged by the parameters of the electric signal at the output of the electronic amplifier.

Недостатком известного устройства [1] является недостаточная точность определения параметров турбулентной среды из-за высокой чувствительности преобразователя скорости в электрический сигнал к паразитным сигналам, возникающим в результате вибраций и неравномерного движения носителя, установленного, например, на буксируемой линии. A disadvantage of the known device [1] is the lack of accuracy in determining the parameters of a turbulent medium due to the high sensitivity of the speed transducer to electric signal to spurious signals resulting from vibrations and uneven movement of the carrier mounted, for example, on a towed line.

Устройство [2] содержит преобразователь скорости в электрический сигнал (датчик скорости электропроводящей среды), выполненный в виде постоянного магнита, в зазоре которого установлены держатель с электродами, соединенными с электронным усилителем. Для компенсации паразитных сигналов, возникающих в результате неравномерного движения преобразователя в исследуемой жидкой среде, устройство дополнительно содержит последовательно соединенные акселерометр, продольная ось которого параллельна продольной оси электромагнитного преобразователя скорости в электрический сигнал, усилитель, интегратор и сумматор, второй вход которого подключен к выходу усилителя, соединенного с электромагнитным преобразователем скорости в электрический сигнал. The device [2] contains a speed transducer into an electrical signal (speed sensor of an electrically conductive medium), made in the form of a permanent magnet, in the gap of which is mounted a holder with electrodes connected to an electronic amplifier. To compensate for spurious signals resulting from uneven motion of the transducer in the studied liquid medium, the device further comprises a series-connected accelerometer, the longitudinal axis of which is parallel to the longitudinal axis of the electromagnetic speed transducer into an electric signal, amplifier, integrator and adder, the second input of which is connected to the output of the amplifier, connected to an electromagnetic speed transducer into an electrical signal.

Введение акселерометра, усилителя, интегратора и сумматора позволяет несколько снизить влияние на результаты измерений помех, обусловленных неравномерным движением носителя. Однако эффективность снижения влияния помех в устройстве [2] невысока. The introduction of an accelerometer, an amplifier, an integrator, and an adder can somewhat reduce the influence on the measurement results of interference caused by uneven movement of the medium. However, the effectiveness of reducing the influence of interference in the device [2] is low.

Известно также устройство для измерения турбулентных пульсаций скорости электропроводной жидкости [3], являющееся по технической сущности наиболее близким к предлагаемому устройству. Это устройство содержит три электрода, один из которых расположен между двумя другими, постоянный магнит, выполненный в форме тела вращения. Три электрода и участки магнитной системы, включающей постоянный магнит, образуют три преобразователя скорости в электрический сигнал. Преобразователи скорости подключены к электронной схеме, включающей два дифференциальных усилителя и сумматор. Also known is a device for measuring turbulent pulsations of the velocity of an electrically conductive liquid [3], which is the closest to the proposed device in technical essence. This device contains three electrodes, one of which is located between the other two, a permanent magnet made in the form of a body of revolution. Three electrodes and sections of a magnetic system including a permanent magnet form three transducers of speed into an electrical signal. The speed converters are connected to an electronic circuit including two differential amplifiers and an adder.

Недостатком устройства - устройства прототипа является низкая точность измерения. Указанный недостаток обусловлен тем, что для компенсации влияния вибраций и неравномерного движения носителя используются те же электроды, что и для формирования полезного сигнала. В результате наряду с компенсацией сигналов помех компенсируются и полезные сигналы. The disadvantage of this device is a prototype device is the low accuracy of the measurement. This drawback is due to the fact that to compensate for the influence of vibrations and uneven movement of the carrier, the same electrodes are used as for generating a useful signal. As a result, along with the compensation of interference signals, useful signals are also compensated.

Указанный недостаток устранен в предлагаемом изобретении, сущность которого заключается в том, что в устройстве для измерения турбулентных пульсаций скорости, содержащем первый преобразователь скорости в электрический сигнал, расположенный между вторым и третьим преобразователями скорости в электрический сигнал, первый, второй и третий преобразователи скорости в электрический сигнал выполнены идентичными, второй и третий преобразователи скорости в электрический сигнал расположены на одной прямой линии с первым преобразователем скорости в электрический сигнал на расстояниях (0,1-1,0) м от него, а в устройство введен блок вычисления функции

Figure 00000002

где U - сигнал на выходе упомянутого блока вычисления функции; К - масштабный коэффициент; R2, R3 - расстояния от первого преобразователя скорости в электрический сигнал до второго и третьего преобразователей скорости в электрический сигнал соответственно, м; U1, U2, U3 - напряжения на первом, втором и третьем входах упомянутого блока вычисления функции соответственно, B,
при этом входы упомянутого блока вычисления функции с первого по третий соединены с выходами преобразователей скорости в электрический сигнал с первого по третий соответственно, а выход упомянутого блока вычисления функции является выходом устройства.This drawback is eliminated in the present invention, the essence of which lies in the fact that in the device for measuring turbulent pulsations of speed, containing the first transducer of speed to an electric signal located between the second and third converters of speed to an electric signal, the first, second and third converters of speed to electric the signal is identical, the second and third converters of speed into an electrical signal are located on one straight line with the first converter The distance to the electric signal is at distances (0.1-1.0) m from it, and a function calculation unit is introduced into the device
Figure 00000002

where U is the signal at the output of said function calculation unit; K is a scale factor; R 2 , R 3 - the distance from the first speed converter into an electric signal to the second and third speed converters into an electric signal, respectively, m; U 1 , U 2 , U 3 - voltage at the first, second and third inputs of the said block computing function, respectively, B,
wherein the inputs of said first to third function calculation unit are connected to the outputs of the speed converters into an electrical signal from first to third, respectively, and the output of said function calculation unit is the output of the device.

В предлагаемом устройстве второй и третий преобразователи скорости в электрический сигнал могут быть расположены на равных расстояниях от первого преобразователя скорости в электрический сигнал. In the proposed device, the second and third converters of speed to an electrical signal can be located at equal distances from the first converter of speed to an electrical signal.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - функциональная схема устройства;
на фиг. 2 - схема, поясняющая взаимное расположение преобразователей скорости в электрический сигнал.
The invention is illustrated by drawings, which depict:
in FIG. 1 is a functional diagram of a device;
in FIG. 2 is a diagram for explaining the relative position of speed converters in an electric signal.

На фиг. 1 обозначены:
1 - первый преобразователь скорости в электрический сигнал;
2 - второй преобразователь скорости в электрический сигнал;
3 - третий преобразователь скорости в электрический сигнал;
4 - блок вычисления функции (1).
In FIG. 1 marked:
1 - the first Converter of speed into an electrical signal;
2 - the second Converter of speed into an electrical signal;
3 - the third Converter of speed into an electrical signal;
4 - block calculation function (1).

На фиг. 2 обозначены:
1 - первый преобразователь скорости в электрический сигнал;
2 - второй преобразователь скорости в электрический сигнал;
3 - третий преобразователь скорости в электрический сигнал;
R2, R3 - расстояния от первого преобразователя скорости в электрический сигнал до второго и третьего преобразователей скорости в электрический cигнал соответственно.
In FIG. 2 are indicated:
1 - the first Converter of speed into an electrical signal;
2 - the second Converter of speed into an electrical signal;
3 - the third Converter of speed into an electrical signal;
R 2 , R 3 are the distances from the first transducer to electric signal to the second and third transducers to electric signal, respectively.

В соответствии с фиг. 1 устройство содержит идентичные первый, второй и третий преобразователи 1, 2, 3 скорости в электрический сигнал, выходы которых соединены, соответственно, с первым, вторым и третьим входами блока 4 вычисления функции (1), выход которого является выходом устройства. In accordance with FIG. 1, the device contains identical first, second and third converters 1, 2, 3 of the speed into an electrical signal, the outputs of which are connected, respectively, with the first, second and third inputs of the unit 4 for calculating function (1), the output of which is the output of the device.

Преобразователи 1-3 скорости в электрический сигнал могут быть электромагнитного, термоанемометрического или иного другого известного типа. Converters 1-3 speed into an electrical signal can be electromagnetic, hot-wire or other known type.

Блок 4 вычисления функции (1) может быть выполнен, например, на операционных усилителях, реализующих функции весового суммирования и вычитания, или включать в свой состав многоканальный аналого-цифровой преобразователь и микропроцессорный вычислитель функции (1). The unit 4 for calculating the function (1) can be performed, for example, on operational amplifiers that implement the functions of weighted summation and subtraction, or include a multi-channel analog-to-digital converter and a microprocessor calculator for function (1).

Преобразователи 2 и 3 скорости в электрический сигнал расположены на одной прямой на расстояниях R2 = (0,1-1,0) м и R3 = (0,1-1,0) м от преобразователя 1 (фиг. 2). При этом прямая, на которой расположены преобразователи 1-3, может иметь в пространстве любое положение при условии сохранения их работоспособности преобразователей 1-3. В частности, преобразователи 1-3 должны быть правильно ориентированы по отношению к направлению набегающего потока и не должны "затенять" друг друга.The speed converters 2 and 3 into an electric signal are located on one straight line at distances R 2 = (0.1-1.0) m and R 3 = (0.1-1.0) m from the transducer 1 (Fig. 2). In this case, the straight line on which the transducers 1-3 are located can have any position in space, provided that their transducers 1-3 remain operational. In particular, converters 1-3 should be correctly oriented with respect to the direction of the oncoming flow and should not "obscure" each other.

Наиболее простым и предпочтительным вариантом является вариант, при котором выполняется условие R2=R3, в этом случае выражение (1) упрощается:

Figure 00000003

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The simplest and most preferred option is the one in which the condition R 2 = R 3 is fulfilled, in this case expression (1) is simplified:
Figure 00000003

The proposed device operates as follows.

Носитель, например буксируемая линия корабля экологического мониторинга, осуществляет перемещение жестко связанных преобразователей 1-3 скорости в электрический сигнал в исследуемой среде. Из выходного сигнала преобразователя в блоке 4 происходит вычитание сигналов преобразователей 2 и 3 по формуле (1) или в частном случае по формуле (2). После обработки в блоке 4 неискаженный сигнал, свободный от вибрационных помех, поступает для последующей обработки и определения параметров турбулентности. A carrier, for example, a towed line of an environmental monitoring vehicle, moves rigidly coupled speed converters 1-3 to an electrical signal in the medium under study. From the output signal of the converter in block 4, the signals of the converters 2 and 3 are subtracted by the formula (1) or, in the particular case, by the formula (2). After processing in block 4, the undistorted signal, free of vibrational interference, is supplied for subsequent processing and determination of turbulence parameters.

Предлагаемое изобретение может быть использовано как для измерения однокомпонентных пульсаций скорости, так и для многокомпонентных. В последнем случае выходные сигналы по каждому каналу обрабатываются с помощью блоков вычисления функции (1), количество которых соответствует количеству измеряемых компонент скорости. The present invention can be used both for measuring single-component velocity pulsations, and for multi-component. In the latter case, the output signals for each channel are processed using the function calculation blocks (1), the number of which corresponds to the number of measured velocity components.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность измерения турбулентных пульсаций скорости в условиях влияния помех, обусловленных неравномерным движением носителя. Кроме этого, предлагаемое изобретение позволяет существенно расширить рабочий диапазон пространственных масштабов измеряемых турбулентных пульсаций скорости. Thus, the use of the invention allows to increase the accuracy of measuring turbulent velocity pulsations under the influence of interference due to uneven movement of the carrier. In addition, the invention allows to significantly expand the working range of the spatial scales of the measured turbulent velocity pulsations.

Представленное описание и чертежи позволяют, используя существующую элементную базу, изготовить предлагаемое устройство и использовать его в тех областях техники, где требуется определять параметры турбулентности, в том числе вести контроль состояния морской среды с подвижного носителя, что характеризует изобретение как промышленно применимое. The presented description and drawings allow, using the existing element base, to manufacture the proposed device and use it in those areas of technology where it is necessary to determine the turbulence parameters, including monitoring the state of the marine environment from a mobile carrier, which characterizes the invention as industrially applicable.

Список литературы
1. Авт. св. СССР N 356564, МПК G 01 P 5/08, 1972 г.
List of references
1. Auth. St. USSR N 356564, IPC G 01 P 5/08, 1972

2. Авт. св. СССР N 685984, МПК G 01 P 5/08, 1979 г. 2. Auth. St. USSR N 685984, IPC G 01 P 5/08, 1979

3. Авт. св. СССР N 773496, МПК G 01 P 5/08, 1980 г. (прототип). 3. Auth. St. USSR N 773496, IPC G 01 P 5/08, 1980 (prototype).

Claims (2)

1. Устройство для измерения турбулентных пульсаций скорости, содержащее первый преобразователь скорости в электрический сигнал, второй и третий преобразователи скорости в электрический сигнал, между которыми расположен первый преобразователь скорости в электрический сигнал, отличающееся тем, что первый, второй и третий преобразователи скорости в электрический сигнал выполнены идентичными, второй и третий преобразователи скорости в электрический сигнал расположены на одной прямой с первым преобразователем скорости в электрический сигнал на расстояниях 0,1 - 1,0 м от него, а в устройство введен блок вычисления функции
Figure 00000004

где U - сигнал на выходе упомянутого блока вычисления функции;
K - масштабный коэффициент;
R2 и R3 - расстояния от первого преобразователя скорости в электрический сигнал до второго и третьего преобразователей скорости в электрический сигнал соответственно, м;
U1, U2 и U3 - напряжения на первом, втором и третьем входах упомянутого блока вычисления функции соответственно, В,
при этом входы упомянутого блока вычисления функции с первого по третий соединены с выходами преобразователей скорости в электрический сигнал с первого по третий соответственно, а выход упомянутого блока вычисления функции является выходом устройства.
1. A device for measuring turbulent fluctuations in speed, comprising a first speed transducer into an electric signal, a second and third speed transducers into an electric signal, between which a first speed transducer into an electric signal is located, characterized in that the first, second and third speed converters into an electric signal made identical, the second and third converters of speed into an electric signal are located on one straight line with the first converter of speed into electric ignal at distances of 0.1 - 1.0 m from it, and a function calculation unit is introduced into the device
Figure 00000004

where U is the signal at the output of said function calculation unit;
K is the scale factor;
R 2 and R 3 are the distances from the first speed converter into an electric signal to the second and third speed converters into an electric signal, respectively, m;
U 1 , U 2, and U 3 are the voltages at the first, second, and third inputs of said function calculation unit, respectively, V,
wherein the inputs of said first to third function calculation unit are connected to the outputs of the speed converters into an electrical signal from first to third, respectively, and the output of said function calculation unit is the output of the device.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй и третий преобразователи скорости в электрический сигнал расположены на равных расстояниях от первого преобразователя скорости в электрический сигнал. 2. The device according to claim 1, characterized in that the second and third converters of speed into an electric signal are located at equal distances from the first converter of speed into an electric signal.
RU2000111794A 2000-05-11 2000-05-11 Device for measuring turbulent fluctuations of speed RU2164691C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000111794A RU2164691C1 (en) 2000-05-11 2000-05-11 Device for measuring turbulent fluctuations of speed

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000111794A RU2164691C1 (en) 2000-05-11 2000-05-11 Device for measuring turbulent fluctuations of speed

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2164691C1 true RU2164691C1 (en) 2001-03-27

Family

ID=20234500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000111794A RU2164691C1 (en) 2000-05-11 2000-05-11 Device for measuring turbulent fluctuations of speed

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2164691C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497153C1 (en) * 2012-06-07 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Device to measure turbulent pulsations of liquid flow speed

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497153C1 (en) * 2012-06-07 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук Device to measure turbulent pulsations of liquid flow speed

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0427882B1 (en) Apparatus for measuring small displacements
JPH063391B2 (en) Non-contact measuring device for volume or mass of moving medium flow
RU2164691C1 (en) Device for measuring turbulent fluctuations of speed
CN102520209B (en) Quartz flexible accelerometer based on laser self-mixing interference
RU18857U1 (en) DEVICE FOR MEASURING TURBULENT SPEEDS OF SPEED
RU2177621C1 (en) Gear measuring turbulent pulsation of velocity
RU15404U1 (en) DEVICE FOR MEASURING TURBULENT SPEEDS OF SPEED
RU2174687C1 (en) Device measuring turbulent pulsation of speed
RU17989U1 (en) DEVICE FOR MEASURING TURBULENT SPEEDS OF SPEED
RU2338207C1 (en) Velocity converter with electric jamming compensation
Hrach et al. Capacitive flowmeter for gas-solids flow applications exploiting spatial frequency
RU22559U1 (en) DEVICE FOR MEASURING PULSATIONS OF CURRENT SPEED
RU2189601C1 (en) Device measuring pulsation of current speed
RU2307356C1 (en) Device for measurement of objective speed
RU2184378C1 (en) Method for determining averaged quadratic values of turbulent speed pulsations in sea medium under conditions of additive vibration noise signals
SU685984A2 (en) Electroconductive media speed sensor
JP2934340B2 (en) Apparatus and method for measuring closest distance of moving object and method for preventing penetration of moving object
RU2180758C1 (en) Procedure determining average value of quadratic values of turbulent pulsation of speed in sea environment under conditions of additive vibration disturbances and device for its realization
RU2799973C1 (en) Vector autonomous recorder
SU807071A1 (en) Method and device for determining oscillations of internal waves
RU2247936C1 (en) Device for measuring linear displacements and deformations of object
RU2177622C1 (en) Device detecting turbulent spots in sea medium
RU2271515C1 (en) Ultrasonic converter of displacement and velocity
RU2727321C1 (en) Inductive displacement sensor
SU1670637A1 (en) Method of measuring magnetic induction vector projections from a moving platform and the device for its implementation

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190512