[go: up one dir, main page]

RU189744U1 - Ultrasonic flow velocity meter - Google Patents

Ultrasonic flow velocity meter Download PDF

Info

Publication number
RU189744U1
RU189744U1 RU2018147734U RU2018147734U RU189744U1 RU 189744 U1 RU189744 U1 RU 189744U1 RU 2018147734 U RU2018147734 U RU 2018147734U RU 2018147734 U RU2018147734 U RU 2018147734U RU 189744 U1 RU189744 U1 RU 189744U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electroacoustic transducers
measuring
degrees
arc
angle
Prior art date
Application number
RU2018147734U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Вениаминович Комаров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-производственное объединение "Тайфун" (ФГБУ "НПО "Тайфун")
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-производственное объединение "Тайфун" (ФГБУ "НПО "Тайфун") filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-производственное объединение "Тайфун" (ФГБУ "НПО "Тайфун")
Priority to RU2018147734U priority Critical patent/RU189744U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU189744U1 publication Critical patent/RU189744U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/01Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by using swirlflowmeter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)

Abstract

Использование: для измерения горизонтальных скоростей и направления ветра, а также вертикальной компоненты скорости ветра. Сущность полезной модели заключается в том, что ультразвуковой измеритель скоростей потока содержит закрепленные на центральной стойке четыре пары обратимых электроакустических преобразователей, образующих измерительные базы, которые относительно друг друга расположены под углом 90 градусов дуги, относительно центральной стойки они расположены под углом 0 градусов дуги, а относительно горизонтальной плоскости они расположены по углом в интервале от 30 до 60 градусов дуги. Обратимые электроакустические преобразователи соединены через устройство коммутации с информационным входом микроконтроллера, выходы управления которого через шину управления подключены к входам управления устройства коммутации. Технический результат: повышение точности измерения горизонтальных и вертикальных скоростей, а также направления ветра. 4 илл.Use: to measure horizontal speeds and wind direction, as well as the vertical component of wind speed. The essence of the utility model lies in the fact that the ultrasonic flow velocity meter contains four pairs of reversible electroacoustic transducers mounted on the central rack, forming measuring bases that are relative to each other at an angle of 90 degrees arc, relative to the central rack they are at an angle of 0 degrees arc relative to the horizontal plane, they are located at an angle in the range from 30 to 60 degrees of arc. Reversible electroacoustic transducers are connected through a switching device to the information input of the microcontroller, the control outputs of which are connected via the control bus to the control inputs of the switching device. Technical result: improved accuracy of measurement of horizontal and vertical velocities, as well as wind direction. 4 ill.

Description

Ультразвуковой измеритель скоростей потока относится к области приборостроения, а именно к технике измерения параметров ветра, в частности для измерения горизонтальных скоростей и направления ветра, а также вертикальной компоненты скорости ветра, и может быть использован в аэропортах для обеспечения безопасности полетов воздушных судов.The ultrasonic flow velocity meter relates to the field of instrumentation, in particular, to the technique of measuring wind parameters, in particular for measuring horizontal speeds and wind direction, as well as the vertical component of wind speed, and can be used at airports to ensure the safety of aircraft operations.

Известны устройства для измерения скорости и направления ветра ультразвуковым методом (ультразвуковые анемометры), принцип работы которых основан на измерении времени пролета ультразвуковых импульсов через воздушную среду между акустическими излучателями и приемниками. Так, например, ультразвуковой измеритель пульсирующих скоростей потока [авторское свидетельство РФ на изобретение №1081544, МПК: GO1P 5/00, GO1F 1/66, 1984 г] содержит два обратимых электроакустических преобразователя, образующих измерительную базу, и подключенных через коммутатор к передатчику и приемнику импульсных сигналов, преобразователь временной интервал-цифра, выход которого через блок деления подключен к первому блоку вычитания, синхронизатор и регистратор. К недостаткам этого измерителя можно отнести его ограниченные возможности, т.к. он предназначен только для измерения скорости ветра, а такие параметры, как направление ветра и вертикальная составляющая ветра, измерить невозможно.The known device for measuring the speed and direction of the wind by the ultrasonic method (ultrasonic anemometers), the principle of which is based on measuring the time of flight of ultrasonic pulses through the air between the acoustic emitters and receivers. So, for example, an ultrasonic meter of pulsating flow rates [RF author's certificate for invention No. 1081544, IPC: GO1P 5/00, GO1F 1/66, 1984] contains two reversible electroacoustic transducers forming the measuring base and connected via a switch to the transmitter and a pulse signal receiver; a time-digit converter; the output of which is connected to the first subtraction unit through a division unit, a synchronizer and a recorder. The disadvantages of this meter include its limited capabilities, since it is intended only to measure wind speed, and parameters such as wind direction and the vertical component of the wind cannot be measured.

Известны устройства для измерения горизонтальных скоростей и направления ветра, а также вертикальной компоненты скорости ветра (Ультразвуковой трехмерный анемометр. Инструкция по эксплуатации 021507/01/08: материал фирмы / ADOLF THIES GmbH & CO. KG. - с. 1. - [электронный ресурс]. - https://icbcom.ru/wp-content/uploads/2016/01/TC-UA3D.pdf; Измерители параметров ветра ультразвуковые ИПВ-У: описание средства измерений: приложение к свидетельству №38022 об утверждении типа средств измерений / ООО «ДОМО МЕТЕО». - 2015. - л. 1-2.). В этих устройствах для измерения параметров ветра в 3-х координатах используются три пары обратимых электроакустических преобразователей и вычислительные устройства. Пары обратимых электроакустических преобразователей образуют три измерительные базы. Обратимые электроакустические преобразователи крепятся через кронштейны на центральной стойке. Недостатком этих устройств является недостаточная точность измерения, вызванная ветровым затенением измерительных баз центральной стойкой.Known devices for measuring horizontal speeds and wind direction, as well as vertical components of wind speed (Ultrasonic three-dimensional anemometer. Operating Instructions 021507/01/08: material from / ADOLF THIES GmbH & CO. KG. - p. 1. - [electronic resource ]. - https://icbcom.ru/wp-content/uploads/2016/01/TC-UA3D.pdf; IPV-U ultrasonic wind parameters meters: description of measuring instrument: annex to certificate No. 38022 on type approval of measuring instruments / DOMO METEO LLC. - 2015. - pp. 1-2.). In these devices, three pairs of reversible electroacoustic transducers and computing devices are used to measure wind parameters in 3 coordinates. Pairs of reversible electroacoustic transducers form three measuring bases. Reversible electro-acoustic transducers are mounted through brackets on the central rack. The disadvantage of these devices is the lack of measurement accuracy caused by wind shading of the measuring bases of the central rack.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является ультразвуковой измеритель скоростей потока (патент РФ на полезную модель №77975, МКИ G01P 5/01). Ультразвуковой измеритель скоростей потока содержит три канала измерения скорости ветра, каждый из которых включает по два обратимых электроакустических преобразователя. Обратимые электроакустические преобразователи через кронштейны закреплены на центральной стойке. Выходы обратимых электроакустических преобразователей подключены через коммутатор к передатчику и приемнику импульсных сигналов. Ультразвуковой измеритель скоростей потока содержит так же преобразователь временной интервал-цифра, выход которого через блок деления подключен к блоку вычитания. Выходы блоков вычитания связаны с вычислительным устройством. Электроакустические преобразователи каждого канала измерения скорости ветра образуют три измерительные базы, расположенные на одинаковом расстоянии под углом 120° относительно друг друга и под углом, находящимся в интервале от 30 до 60 в вертикальной плоскости.The closest in technical essence to the proposed utility model is an ultrasonic flow velocity meter (RF patent for utility model No. 77975, MKI G01P 5/01). The ultrasonic flow velocity meter contains three channels for measuring wind speed, each of which includes two reversible electroacoustic transducers. Reversible electro-acoustic transducers through brackets mounted on the center rack. The outputs of reversible electroacoustic transducers are connected through a switch to the transmitter and receiver of pulse signals. The ultrasonic flow velocity meter also contains a time-digit-digitizer, the output of which is connected to the subtraction unit through a division unit. The outputs of the subtraction units are connected to the computing device. Electroacoustic transducers of each channel measuring wind speed form three measuring bases located at the same distance at an angle of 120 ° relative to each other and at an angle in the interval from 30 to 60 in the vertical plane.

Недостатком прототипа является недостаточная точность измерения, вызванная ветровым затенением измерительных баз центральной стойкой.The disadvantage of the prototype is the lack of measurement accuracy caused by wind shading of the measuring bases of the Central rack.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение точности измерения путем устранения ветрового затенения измерительных баз центральной стойкой.The task, which the utility model is aimed at, is to improve the measurement accuracy by eliminating wind shading of the measurement bases of the central rack.

Поставленная задача решается тем, что в ультразвуковой измеритель скоростей потока, содержащий закрепленные на центральной стойке три пары обратимых электроакустических преобразователей, подключенных к информационным входам/выходам устройства коммутации, информационный выход которого подключен к информационному входу микроконтроллера, причем измерительные базы расположены относительно горизонтальной плоскости под углом 30-60 градусов дуги, введена четвертая пара обратимых электроакустических преобразователей, подключенных к информационным входам/выходам устройства коммутации, а выходы управления микроконтроллера через шину управления подключены к входам управления устройства коммутации, причем относительно друг друга измерительные базы расположены по углом 90 градусов дуги, относительно центральной стойки они расположены под углом 0 градусов дуги, а измерительная база четвертой пары обратимых электроакустических преобразователей относительно горизонтальной плоскости расположена также под углом, находящимся в интервале от 30 до 60 градусов дуги.The problem is solved by the fact that in an ultrasonic flow velocity meter containing three pairs of reversible electroacoustic transducers mounted on the central rack connected to information inputs / outputs of a switching device, whose information output is connected to the information input of the microcontroller, with the measuring bases located relative to the horizontal plane at an angle 30-60 degrees of arc, entered the fourth pair of reversible electro-acoustic transducers connected to inf the switching inputs and outputs of the switching device, and the control outputs of the microcontroller are connected to the control inputs of the switching device via the control bus, with the measuring bases relative to each other located at an angle of 90 degrees arc, relative to the central rack they are at an angle of 0 degrees of arc, and the measuring base of the fourth pair Reversible electroacoustic transducers with respect to the horizontal plane are also located at an angle in the range from 30 to 60 degrees of arc.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4.The proposed utility model is illustrated by the drawings of FIG. 1, fig. 2, FIG. 3, FIG. four.

На фиг. 1 изображена функциональная схема ультразвукового измерителя скоростей потока.FIG. 1 shows a functional diagram of an ultrasonic flow velocity meter.

На фиг. 2 показано взаимное расположение электроакустических преобразователей в вертикальной плоскости - вид спереди (условно не показаны электроакустические преобразователи 3, 4).FIG. 2 shows the mutual arrangement of electroacoustic transducers in a vertical plane — front view (electroacoustic transducers 3, 4 are conventionally not shown).

На фиг. 3 показано взаимное расположение электроакустических преобразователей в вертикальной плоскости - вид с боку (условно не показаны электроакустические преобразователи 5, 6).FIG. 3 shows the mutual arrangement of electroacoustic transducers in a vertical plane - side view (electroacoustic transducers 5, 6 are conventionally not shown).

На фиг. 4 представлено взаимное расположение электроакустических преобразователей в горизонтальной плоскости - вид сверху.FIG. 4 shows the mutual arrangement of electroacoustic transducers in the horizontal plane - a top view.

Ультразвуковой измеритель скоростей потока содержит четыре идентичных пары обратимых электроакустических преобразователей 1-8, которые образуют измерительные базы А, В, С, Е; устройство коммутации 9, к информационным входам/выходам, которого подключены обратимые электроакустические преобразователи 1-8; микроконтроллер 10, информационной вход которого соединен с информационным выходом устройства коммутации 9; шину управления 11, соединяющую выходы управления микроконтроллера 10 с входами управления устройства коммутации 9; четыре идентичных кронштейна 12, на которых установлены обратимые электроакустические преобразователи 2, 4, 6, 8; четыре идентичных кронштейна 13, на которых установлены обратимые электроакустические преобразователи 1,3, 5, 7; и центральную стойку 14, к которой прикреплены кронштейны 12, 13. Обратимые электроакустические преобразователи 1 и 2 образуют измерительную базу А длиной Lba. Обратимые электроакустические преобразователи 3 и 4 образуют измерительную базу В длиной Lbb. Обратимые электроакустические преобразователи 5 и 6 образуют измерительную базу С длиной Lbc. Обратимые электроакустические преобразователи 7 и 8 образуют измерительную базу Е длиной Lbe. Относительно друг друга измерительные базы расположены по углом 90 градусов дуги. Относительно центральной стойки измерительные базы расположены под углом 0 градусов дуги. Относительно горизонтальной плоскости измерительные базы А, В, С и Е расположены под углом α, находящимся в интервале от 30 до 60 градусов дуги.Ultrasonic flow velocity meter contains four identical pairs of reversible electroacoustic transducers 1-8, which form the measuring bases A, B, C, E; switching device 9, to informational inputs / outputs of which reversible electroacoustic transducers 1-8 are connected; the microcontroller 10, the information input of which is connected to the information output of the switching device 9; a control bus 11 connecting the control outputs of the microcontroller 10 to the control inputs of the switching device 9; four identical brackets 12, on which reversible electroacoustic transducers 2, 4, 6, 8 are mounted; four identical brackets 13, on which are installed reversible electroacoustic transducers 1,3, 5, 7; and the central rack 14, to which the brackets 12, 13 are attached. Reversible electro-acoustic transducers 1 and 2 form a measuring base A of length Lba. Reversible electroacoustic transducers 3 and 4 form a measuring base B of length Lbb. Reversible electroacoustic transducers 5 and 6 form a measuring base With a length of Lbc. Reversible electroacoustic transducers 7 and 8 form a measuring base E of length Lbe. Relative to each other, the measuring bases are located at an angle of 90 degrees arc. Relative to the central rack, the measuring bases are located at an angle of 0 degrees arc. With respect to the horizontal plane, the measuring bases A, B, C, and E are located at an angle α in the range of 30 to 60 degrees of arc.

Ультразвуковой измеритель скоростей потока работает следующим образом.Ultrasonic flow velocity meter works as follows.

Устройство управляется микроконтроллером 10, который циклически решает две задачи:The device is controlled by a microcontroller 10, which cyclically solves two tasks:

1. Определение скоростей потока вдоль всех измерительных баз А, В, С и Е: Va, Vb, Vc и Ve;1. Determination of flow rates along all measuring bases A, B, C and E: Va, Vb, Vc and Ve;

2. Вычисление по полученным значениям Va, Vb, Vc и Ve горизонтальной скорости потока V, направления потока D и вертикальной скорости потока W с последующей выдачей вычисленных значений в хост-устройство.2. Calculation from the obtained Va, Vb, Vc and Ve values of the horizontal flow rate V, the flow direction D and the vertical flow rate W with the subsequent issuance of the calculated values to the host device.

Первая задача решается путем измерения времени движения ультразвуковой волны между обратимыми электроакустическими преобразователями (ОЭП) 1-2, 3-4, 5-6 и 7-8 каждой измерительной базы как в положительном (от нечетных ОЭП к четным - Та+, Tb+, Тс+ и Te+) так и в отрицательном (от четных ОЭП к нечетным - Та-, Tb-, Тс- и Те-) направлении. Для этой цели микроконтроллер 10 использует сигналы шины управления 11, с помощью которых он устанавливает (через устройство коммутации 9):The first task is solved by measuring the time of movement of the ultrasonic wave between reversible electroacoustic transducers (OED) 1-2, 3-4, 5-6 and 7-8 of each measuring base as in the positive (from odd OEP to even - T a + , T b + , T c + and T e + ) and in the negative (from even OEP to odd - T a- , T b- , T c- and T e- ) direction. For this purpose, the microcontroller 10 uses the signals of the control bus 11, with which it installs (via switching device 9):

- номер измерительной базы: А, В, С или Е;- number of measuring base: A, B, C or E;

- направление движения волны: положительное/отрицательное;- direction of the wave: positive / negative;

- момент начала (запуск) движения волны с помощью запускающего импульса.- the moment of the beginning (start) of the motion of the wave by means of a triggering pulse.

Само измерение времени движения ультразвуковой волны микроконтроллер 10 осуществляет с помощью встроенного счетчика, который запускается на счет запускающим импульсом, а останавливается сигналом от устройства коммутации 9, который подается на информационный вход микроконтроллера 10. Время определяется умножением содержимого счетчика на период тактовой частоты счетчика.The microcontroller 10 carries out the measurement of the time of movement of the ultrasonic wave using the built-in counter, which is triggered by the trigger pulse, and stops by a signal from the switching device 9, which is fed to the information input of the microcontroller 10. The time is determined by multiplying the counter content by the counter clock frequency.

После измерения всех времен микроконтроллер 10 переходит к вычислению скоростей измерительных баз в положительном направлении Va+, Vb+, Vc+, Ve+ и в отрицательном направлении Va-, Vb-, Vc-, Ve- по формулам:After measuring all the times, the microcontroller 10 proceeds to calculate the speeds of the measuring bases in the positive direction V a + , V b + , V c + , V e + and in the negative direction V a- , V b- , V c- , V e- by the formulas:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где Lba, Lbb, Lbc, Lbe - длины соответствующих измерительных баз (фиг. 2, фиг. 3).where Lba, Lbb, Lbc, Lbe are the lengths of the corresponding measuring bases (Fig. 2, Fig. 3).

Искомые скорости Va, Vb, Vc и Ve находятся по формулам:The required speeds Va, Vb, Vc and Ve are according to the formulas:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Выполнение второй задачи микроконтроллера 10 сводится к решению системы уравнений (4), (5), (6) и (7) относительно искомых V, D и W. Система составлена с использованием фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4, на которых приведены все переменные и параметры системы уравнений (4), (5), (6) и (7). Правые части системы представляют собой проекции V и W на соответствующие измерительные базы, которые входят с положительным знаком, если направление V и W совпадают с положительным направлением соответствующих баз и с отрицательным знаком в противном случае.The execution of the second task of the microcontroller 10 is reduced to solving the system of equations (4), (5), (6) and (7) with respect to the desired V, D and W. The system is composed using FIG. 2, FIG. 3 and FIG. 4, which shows all the variables and parameters of the system of equations (4), (5), (6) and (7). The right parts of the system are the projections of V and W to the corresponding measurement bases, which come with a positive sign, if the directions of V and W coincide with the positive direction of the corresponding bases and with a negative sign otherwise.

Горизонтальная скорость потока V, направление потока D и вертикальная скорость потока W вычисляются по формулам п. 1 в соответствии с алгоритмом обработки измеренных данных Va, Vb, Vc, Ve п. 2. 1 ФормулыThe horizontal flow rate V, the flow direction D and the vertical flow rate W are calculated using the formulas of claim 1 in accordance with the processing algorithm of the measured data Va, Vb, Vc, Ve item 2. 2 Formulas

1.1 Полная система уравнений1.1 Complete system of equations

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

где: V - модуль горизонтальной скорости ветра;where: V - the module of horizontal wind speed;

D - направление горизонтальной скорости ветра;D is the direction of the horizontal wind speed;

W - значение вертикальной скорости ветра;W is the value of the vertical wind speed;

k1=1/cos(α); k2=1/sin(α),k1 = 1 / cos (α); k2 = 1 / sin (α),

где α - угол наклона измерительных осей к горизонтальной плоскости, который находится в пределах от 30° до 60°.where α is the angle of inclination of the measuring axes to the horizontal plane, which is in the range from 30 ° to 60 °.

В системе (4), (5), (6) и (7) можно сделать замены:In system (4), (5), (6) and (7) you can make replacements:

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

где: X, Y - проекции модуля горизонтальной скорости ветра на соответствующие координаты (ось X лежит в плоскости измерительных баз А-С, при устройства направляется на север); Y - в плоскости измерительных баз В-Е на их пересечении с горизонтальной плоскостью).where: X, Y are the projections of the module of the horizontal wind speed on the corresponding coordinates (the X axis lies in the plane of the measurement bases AC, with the device heading north); Y - in the plane of the measuring bases B-E at their intersection with the horizontal plane).

С учетом (8), (9) система (4), (5), (6) и (7) примет следующий вид:Taking into account (8), (9), system (4), (5), (6) and (7) will take the following form:

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Решение:Decision:

Из (10), (11), (12) и (13) следует:From (10), (11), (12) and (13) follows:

Figure 00000015
Figure 00000015

Из(14)следует:From (14) it follows:

Figure 00000016
Figure 00000016

где Z - ось нормальная к горизонтальной плоскостиwhere Z is the axis normal to the horizontal plane

Из (10) следует:

Figure 00000017
From (10) it follows:
Figure 00000017

Из (11) следует:

Figure 00000018
From (11) it follows:
Figure 00000018

Из (12) следует:

Figure 00000019
From (12) it follows:
Figure 00000019

Из (13) следует:

Figure 00000020
From (13) it follows:
Figure 00000020

Из (16), (17) следует:

Figure 00000021
From (16), (17) it follows:
Figure 00000021

Figure 00000022
Figure 00000022

где:Where:

- atan2 - стандартная функция вычисления арктангенса в различных языках программирования, корректно обрабатывающая ситуации Yb=0, Ха=0 в различных сочетаниях;- atan2 is a standard arctangent calculation function in various programming languages that correctly handles situations Yb = 0, Xa = 0 in various combinations;

- если Dab<0, то к его значению необходимо прибавить 360.- if Dab <0, then 360 must be added to its value.

Из (16), (19) следует:

Figure 00000023
From (16), (19) it follows:
Figure 00000023

Из (17), (18) следует:

Figure 00000024
From (17), (18) it follows:
Figure 00000024

Из (19), (18) следует:

Figure 00000025
From (19), (18) it follows:
Figure 00000025

Окончательное значение горизонтальной скорости ветра определяется формулой:The final value of the horizontal wind speed is determined by the formula:

Figure 00000026
Figure 00000026

Окончательное значение направления горизонтальной скорости ветра определяется формулой (21):The final value of the direction of the horizontal wind speed is determined by the formula (21):

D=DabD = Dab

1.2 Система уравнений без измерительной базы Е1.2 System of equations without measuring base E

Решение:Decision:

Из (10), (12) следует:

Figure 00000027
From (10), (12) follows:
Figure 00000027

Из (26) следует:

Figure 00000028
From (26) it follows:
Figure 00000028

Для расчета V и D верны формулы (16), (17), (18), (20), (21) и (23).To calculate V and D, formulas (16), (17), (18), (20), (21) and (23) are valid.

Тогда:

Figure 00000029
Then:
Figure 00000029

Figure 00000030
Figure 00000030

1.3 Система уравнений без измерительной базы С1.3 System of equations without measuring base C

Решение:Decision:

Из (11), (13) следует:

Figure 00000031
From (11), (13) it follows:
Figure 00000031

Из (30) следует:

Figure 00000032
From (30) it follows:
Figure 00000032

Для расчета V и D верны формулы (16), (17), (19), (20), (21) и (22).To calculate V and D, formulas (16), (17), (19), (20), (21) and (22) are valid.

Тогда:Then:

Figure 00000033
Figure 00000033

Figure 00000034
Figure 00000034

1.4 Система уравнений без измерительной базы В1.4 System of equations without measuring base B

Решение:Decision:

Из (10), (12) следует:

Figure 00000035
From (10), (12) follows:
Figure 00000035

Из (34) следует:

Figure 00000036
From (34) it follows:
Figure 00000036

Для расчета V и D верны формулы (16), (18), (19), (21), (22) и (24).To calculate V and D, formulas (16), (18), (19), (21), (22) and (24) are valid.

Тогда:

Figure 00000037
Then:
Figure 00000037

Figure 00000038
Figure 00000038

1.5 Система уравнений без измерительной базы А1.5 System of equations without measuring base A

Решение:Decision:

Из (11), (13) следует:

Figure 00000039
From (11), (13) it follows:
Figure 00000039

Из (38) следует:

Figure 00000040
From (38) it follows:
Figure 00000040

Для расчета V и D верны формулы (17), (18), (19), (21), (23), (24).To calculate V and D, formulas (17), (18), (19), (21), (23), (24) are valid.

Тогда:Then:

Figure 00000041
Figure 00000041

Figure 00000042
Figure 00000042

2 Алгоритм обработки измеренных данных2 Algorithm for processing the measured data

2.1 По формулам (15), (16), (17), (18) и (19) вычислить значения W, Ха, Yb, Хс, Ye.2.1 Using formulas (15), (16), (17), (18) and (19), calculate the values W, Xa, Yb, Xc, Ye.

2.2 Проверить условие: (Ха>=0) и (Yb>=0).2.2 Check the condition: (Xa> = 0) and (Yb> = 0).

Если это условие не выполняется, то перейти на п. 2.3.If this condition is not met, then go to section 2.3.

Если Yb=0, то вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.3 и завершить обработку, в противном случае вычислить L=Ха/Yb.If Yb = 0, then calculate the values of V, D, W by the formulas of Section 1.3 and complete the processing, otherwise calculate L = Xa / Yb.

Если L<Lmin (Lmin определяется экспериментально, для начала можно принять Lmin=0,09 - вектор скорости примыкает к измерительной базе В), то вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.2 и завершить обработку.If L <Lmin (Lmin is determined experimentally, for a start, you can take Lmin = 0.09 - the velocity vector is adjacent to the measuring base B), then calculate the values of V, D, W by the formulas of § 1.2 and complete the processing.

В противном случае проверить если L>Lmax (Lmax определяется экспериментально, для начала можно принять Lmax=1 - вектор скорости примыкает к измерительной базе А), то вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.3 и завершить обработку.Otherwise, check if L> Lmax (Lmax is determined experimentally, for a start, you can take Lmax = 1 - the velocity vector is adjacent to the measuring base A), then calculate the values of V, D, W using the formulas of 1.3 and complete the processing.

В противном случае вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.1 и завершить обработку.Otherwise, calculate the values of V, D, W by the formulas of § 1.1 and complete the processing.

2.3 Проверить условие: (Yb>=0) и (Хс>=0).2.3 Check condition: (Yb> = 0) and (Xc> = 0).

Если это условие не выполняется, то перейти на п. 2.4.If this condition is not met, then go to section 2.4.

Если Хс=0, то вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.2 и завершить обработку, в противном случае вычислить L=Yb/Хс.If Xc = 0, then calculate the values of V, D, W by the formulas of Section 1.2 and complete the processing, otherwise calculate L = Yb / Xc.

Если L<Lmin (вектор скорости примыкает к измерительной базе С), то вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.5 и завершить обработку.If L <Lmin (the velocity vector is adjacent to the measuring base C), then calculate the values of V, D, W using the formulas of p. 1.5 and complete the processing.

В противном случае проверить, если L>Lmax (вектор скорости примыкает измерительной базе В), то вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.2 и завершить обработку.Otherwise, check if L> Lmax (the velocity vector is adjacent to the measuring base B), then calculate the values of V, D, W using the formulas in § 1.2 and complete the processing.

В противном случае вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.1 и завершить обработку.Otherwise, calculate the values of V, D, W by the formulas of § 1.1 and complete the processing.

2.4 Проверить условие: (Хс>=0) и (Ye>=0).2.4 Check condition: (Xc> = 0) and (Ye> = 0).

Если это условие не выполняется, то перейти на п. 2.5.If this condition is not satisfied, then go to section 2.5.

Если Ye=0, то вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.5 и завершить обработку, в противном случае вычислить L=Хс/Ye.If Ye = 0, then calculate the values of V, D, W using the formulas in Section 1.5 and complete the processing, otherwise calculate L = Xc / Ye.

Если L<Lmin (вектор скорости примыкает к измерительной базе Е), то вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.4 и завершить обработку.If L <Lmin (the velocity vector is adjacent to the measuring base E), then calculate the values of V, D, W using the formulas of § 1.4 and complete the processing.

В противном случае проверить, если L>Lmax (вектор скорости примыкает к измерительной базе С), то вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.5 и завершить обработку.Otherwise, check if L> Lmax (the velocity vector is adjacent to the measuring base C), then calculate the values of V, D, W using the formulas in Section 1.5 and complete the processing.

В противном случае вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.1 и завершить обработку.Otherwise, calculate the values of V, D, W by the formulas of § 1.1 and complete the processing.

2.5 Проверить условие: (Ye>=0) и (Ха>=0).2.5 Check condition: (Ye> = 0) and (Xa> = 0).

Если это условие не выполняется, то перейти на п. 2.6.If this condition is not satisfied, then go to section 2.6.

Если Ха=0, то вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.4 и завершить обработку, в противном случае вычислить L=Ye/Ха.If Xa = 0, then calculate the values of V, D, W by the formulas of Section 1.4 and complete the processing, otherwise calculate L = Ye / Xa.

Если L<Lmin (вектор скорости примыкает к оси А), то вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.3 и завершить обработку.If L <Lmin (the velocity vector is adjacent to the A axis), then calculate the values of V, D, W using the formulas in Section 1.3 and complete the processing.

В противном случае проверить, если L>Lmax (вектор скорости примыкает к измерительной базе Е), то вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.4 и завершить обработку.Otherwise, check if L> Lmax (the velocity vector is adjacent to the measuring base E), then calculate the values of V, D, W using the formulas in § 1.4 and complete the processing.

В противном случае вычислить значения V, D, W по формулам п. 1.1 и завершить обработку.Otherwise, calculate the values of V, D, W by the formulas of § 1.1 and complete the processing.

2.6 Обработать ошибку и завершить обработку.2.6 Handle the error and complete processing.

Рисунок на фиг. 4 показывает, что сектор направлений потоков без затенения измерительных баз составляет почти 360° за исключением узких секторов примыкающих к плоскостям измерительных баз А - С и В - Е. Но алгоритм обработки измеренных данных п. 2 позволяет выявить эти направления и исключить из вычисления значений V, D, W затененную измерительную базу.The pattern in FIG. 4 shows that the sector of flow directions without shading the measurement bases is almost 360 ° except for narrow sectors adjacent to the planes of the measuring bases A - C and B - E. But the algorithm for processing the measured data in Section 2 allows you to identify these directions and exclude from the calculation of the V values , D, W shaded measurement base.

Таким образом, введение четвертой пары обратимых электроакустических преобразователей позволяет повысить точность измерений параметров ветра V, D, W.Thus, the introduction of the fourth pair of reversible electroacoustic transducers can improve the accuracy of measurements of the parameters of the wind V, D, W.

Claims (1)

Ультразвуковой измеритель скоростей потока, содержащий закрепленные на центральной стойке три пары обратимых электроакустических преобразователей, подключенных к информационным входам/выходам устройства коммутации, информационный выход которого подключен к информационному входу микроконтроллера, причем измерительные базы, образованные парами обратимых электроакустических преобразователей, расположены относительно горизонтальной плоскости под углом, находящемся в интервале от 30 до 60 градусов дуги, отличающийся тем, что в него введена четвертая пара обратимых электроакустических преобразователей, подключенная к информационным входам/выходам устройства коммутации, а выходы управления микроконтроллера через шину управления подключены к входам управления устройства коммутации, причем относительно друг друга измерительные базы расположены по углом 90 градусов дуги, относительно центральной стойки они расположены под углом 0 градусов дуги, а измерительная база четвертой пары обратимых электроакустических преобразователей относительно горизонтальной плоскости расположена также под углом, находящимся в интервале от 30 до 60 градусов дуги.Ultrasonic flow velocity meter containing three pairs of reversible electroacoustic transducers attached to the central rack, connected to informational inputs / outputs of the switching device, whose information output is connected to the microcontroller information input, and the measurement bases formed by pairs of reversible electroacoustic transducers are angled to the horizontal plane in the range from 30 to 60 degrees of arc, characterized in that One is the fourth pair of reversible electroacoustic transducers connected to the information inputs / outputs of the switching device, and the microcontroller's control outputs are connected via the control bus to the control inputs of the switching device, with the measuring bases relative to each other located at an angle of 90 degrees arc, relative to the central rack they are angled 0 degrees of arc, and the measuring base of the fourth pair of reversible electroacoustic transducers relative to the horizontal plane and is also at an angle in the range from 30 to 60 degrees of arc.
RU2018147734U 2018-12-29 2018-12-29 Ultrasonic flow velocity meter RU189744U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018147734U RU189744U1 (en) 2018-12-29 2018-12-29 Ultrasonic flow velocity meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018147734U RU189744U1 (en) 2018-12-29 2018-12-29 Ultrasonic flow velocity meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU189744U1 true RU189744U1 (en) 2019-05-31

Family

ID=66792570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018147734U RU189744U1 (en) 2018-12-29 2018-12-29 Ultrasonic flow velocity meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU189744U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU211426U1 (en) * 2022-02-02 2022-06-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" Atmospheric state meter

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2628216A1 (en) * 1988-03-03 1989-09-08 Simecsol ULTRASONIC ANEMOMETER
RU77975U1 (en) * 2008-06-20 2008-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЛОМО МЕТЕО" ULTRASONIC FLOW SPEED METER
RU2466435C1 (en) * 2011-04-05 2012-11-10 Закрытое акционерное общество "Центр Специального Конструирования - Вектор" Automatic weather instrument
RU147970U1 (en) * 2014-08-12 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский аналитический прибор" (ООО "Сибаналитприбор") DESIGN OF THE CARRIER FITTING OF ELECTRO-ACOUSTIC TRANSDUCERS OF THE ULTRASONIC 3D ANEMOMETER
CN204789618U (en) * 2015-06-24 2015-11-18 吉林大学 Ultrasonic wave wind speed measuring device
RU2675418C1 (en) * 2018-02-15 2018-12-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Ultrasonic acoustic anemometer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2628216A1 (en) * 1988-03-03 1989-09-08 Simecsol ULTRASONIC ANEMOMETER
RU77975U1 (en) * 2008-06-20 2008-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЛОМО МЕТЕО" ULTRASONIC FLOW SPEED METER
RU2466435C1 (en) * 2011-04-05 2012-11-10 Закрытое акционерное общество "Центр Специального Конструирования - Вектор" Automatic weather instrument
RU147970U1 (en) * 2014-08-12 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Сибирский аналитический прибор" (ООО "Сибаналитприбор") DESIGN OF THE CARRIER FITTING OF ELECTRO-ACOUSTIC TRANSDUCERS OF THE ULTRASONIC 3D ANEMOMETER
CN204789618U (en) * 2015-06-24 2015-11-18 吉林大学 Ultrasonic wave wind speed measuring device
RU2675418C1 (en) * 2018-02-15 2018-12-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Ultrasonic acoustic anemometer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU211426U1 (en) * 2022-02-02 2022-06-06 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" Atmospheric state meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6727308B2 (en) Improved beam shaping acoustic signal propagation time difference type flow meter
US8700344B2 (en) Ultrasonic flow meter
JP2009229256A (en) Ultrasonic wind speed/direction apparatus
CN106290977B (en) Processing method for obtaining water flow velocity signal by using Doppler ultrasonic current meter
Li et al. A novel ultrasonic array signal processing scheme for wind measurement
US6601447B1 (en) Acoustic anemometer for simultaneous measurement of three fluid flow vector components
JPH01158375A (en) Method and apparatus for determining position and state of object on desired surface using ultrasonic wave
RU189744U1 (en) Ultrasonic flow velocity meter
Haugwitz et al. Flow metering of gases using ultrasonic phased-arrays at high velocities
Ghaemi-Nasab et al. A procedure for calibrating the spinning ultrasonic wind sensors
Araujo et al. Ultrasonic anemometer for the measurement of respiratory flow in the forced oscillation technique
Chandran et al. Time of flight measurement system for an ultrasonic anemometer
US3797309A (en) Method and apparatus for sensing the relative direction and velocity of movement of a body in a liquid or gas medium
RU153990U1 (en) ACOUSTIC ANEMOMETER
RU2675418C1 (en) Ultrasonic acoustic anemometer
RU127473U1 (en) VORTEX SENSOR OF AERODYNAMIC ANGLE AND TRUE AIR SPEED
RU160408U1 (en) ACOUSTIC ANEMOMETER
RU2515129C1 (en) Vortex flow meter
RU169800U1 (en) ACOUSTIC ANEMOMETER
CN111289035A (en) Acoustic air data sensor and system
EP3995835A1 (en) Acoustic airspeed sensors and processing techniques
RU113012U1 (en) ULTRASONIC FLOW SPEED METER
RU108631U1 (en) ULTRASONIC FLOW SPEED METER
RU77975U1 (en) ULTRASONIC FLOW SPEED METER
RU83620U1 (en) ULTRASONIC FLOW SPEED METER