SU1150543A1 - Устройство дл измерени скорости морских течений - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ МОРСКИХ ТЕЧЕНИЙ, состо .щее . из двухкомпонентного импеллерного датчика скорости течени , магнитного компаса, соединенного через синуснокосинусный формирователь и коммутатор с сумматорами, и двух блоков фиксировани  оборотов и направлени  вращени  импеллера, включающий два . магниточувствительных элемента, магнит , закрепленный на оси вращени  каждого импеллера, и схему знака, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и упрощени  устройства в него дополнительно введены два триггера пам ти и две пары ключей И, кажда  из которых по входу одного из ключей И подключена через элемент ИЛИ блока фиксации оборотов и направлени  вращени  импеллеров к пр мым выходам исполнительных триггеров, а другие входы этих ключей св заны с инверсными выходами триггеров пам ти , через тактовые входы и пр мые выходы которых соединены между собой Ю1ЮЧИ из другой пары, при этом вторые ключи И каждой пары по входу св заны с шиной Сброс синуснокосинусного формировател , а по выходу - с R-входами исполнительных триггеров и триггеров пам ти канала соответствующего импеллера, пр мые выходы триггеров пам ти через элемент ИЛИ подключены на вход вклкг (О чени  магнитного компаса, при этом С одновременно в каждый блок фиксиро- вани  оборотов и направлени  вращени  импеллера введены по дополнительному ключу И, через которые выходы обоих магниточувствительных элементов каждого блока рдключены на тактовые входы исполнительных триггеров, а их D-входы соединены с различными выходами схемы знака, а выходы - с ел . управл ющими входами коммутатора, j: шричем магниточувствительные элементы расположены вплотную друг к другу э - вдоль окружности вращени  магнита.

Description

Изобретение относитс  к гидро-мепеоприборостроению и может быть использовано при создани  средств измерени  скорости океанического течени . Известно устройство, содержащее датчик скорости течени , выполненны в виде ротора Савониуса, датчик пол жени  флюгарки и датчик частоты вращени  ротора jjj , Недостатком данного устройства  вл етс  то, что инерционность флю ки не позвол ет точно измер ть направление течени  в турбулированных верхних сло х океана, Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  устройство двухкомпонентного импеллерного дат чика, содержащего два импеллерных датчика скорости течени , магнитного компаса, соединенного через синусно-косинусный формирователь и коммутатор с сумматорами, и двух блоков фиксировани  оборота и направлени  вращени  импеллеров, содержащего два магниточувтствительн элемента и магнит, закрепленный на оси вращени  импеллера, и схему знака 2J , Недостатками известного устройства  вл ютс  низка  точность изме рени  скорости течени  и неоднозна ность снимаемого сигнала. Цель изобретени  - повышение точности измерени  и упрощение кон струкции устройства, предназначенного дл  измерени  скорости движени  воды в океане с помощью систем буйковых станций. . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени скорости морских течений, состо ще из двухкомпонентного импеллерного датчика скорости течени , магнитного компаса, соединенного через с нусно-косинусный формирователь и коммутатор с сумматорами, и двух блоков фиксировани  оборотов и нап лени  вращени  импеллера, включающий два магниточувствительных элемента , магнит, закрепленный на оси вращени  каждого импеллера, и схем знака, дополнительно введены два триггера пам ти и две пары ключей кажда  из коч-орььч по входу одного из ключей И подк.гп-)чоиа через элеме ШИ блока (liMKi-Mjuiii I.боротой и направлени  вращени  импеллеров к пр Mf iM выходам исполнительных триггеров , а другие входы этих ключей св заны с инверсными выходами триггеров пам ти, через тактовые входы и пр мые выходы KOTopt ix соединены между собой ключи из другой пары, при этом вторые ключи И каждой пары по входу св заны с шиной Сброс сину :но-косинусного формировател , а по выходу - с R-входами исполнительных триггеров и триггеров Пам ти , пр мые выходы которых через элемент Ш1И поданы на включение магнитного компаса, при этом одновременно в каждый блок фиксировани  оборотов и направлени  вращени  импеллера введены по дополнительному ключу И, через которые выходы обоих магниточувствительных элементов каждого блока подключены на тактовые входы исполнительных: триггеров, а их D-входы соединены с различными выходами схемы знака, а выходы - с управл ющими входами коммутатора, причем магниточувствительные элементы расположены вплотную друг к другу вдоль окружности вращени  магнита , образу  единый магниточувствительный элемент с четырьм  состо ни ми . В результате обеспечени  круговой диаграммы направленности определени  знаков компонент скорости течени  измерение каждой компоненты происходит без инструментальных погрешностей. Одновременное исключение указанных погрешностей и потерь информации об этих компонентах при их дальнейшей обработке согласно алгоритму векторного осреднени  повышает точность измерени  скорости движени  воды. Нар ду с этим отказ от измерени  в датчике скорости течени  сдвоенных импеллеров позвол ет достигнуть более простой (по сравнению с прототипом ) конструкции устройства в целом. На чертеже показана-функциональна  схема предлагаемого устройства дл  измерени  скорости морских течений . Данное устройство состоит из двухкомпонентного импеллерного датчика 1 скорости течени , магнитного компаса 2, соединенного через синусно-косинусный формирователь 3 3 . и коммутатор 4 с cyMMaTopaNrn 5 и 6 В состав устройства также вход т два блока 7 и У фиксировани  оборота и направлени  вращени  HNmejmepa Каждый из блоков 7 и 7 включает в себ  соответственно по два магниточувствительных элемента 8, 9 и 8 , 9 по одному магниту 10 и 10 , установленные на ос х вращени  11 и 11 импеллеров 12 и 12 , а также по схеме знака 13 и 13. Различные выходы 14, 15 и 14, 15 этих схем соединены соответственно с D-входами 16, 17 и 16 , 17 исполнительных триггеров 18, 19 и 18, 19, вход гдах в эти блоки. Кроме того, в их состав вход т по дополнительному ключу. И 20 или 20 , а выходы этих триггеров 18, 19 и 18, 19 объединены соответственно на элементах ИЛИ 21 и 21 . Одновременно выходы триггеров 18 и IB соединены с управл ющими входами коммутатора 4. В состав устройства также вход т две пары ключей И 22, 23 и 22 , 23 кажда  из которых по входу 24 или 24 первого из ключей И 22 или 22 подключена к элементу ИЛИ 21 и 21 , а другие входы 25 и 25 этих ключей 22 и 22 св заны соответственно с инверсными выходами триггеров пам ти 26 и 26. Тактовые входы 27 и 27 этих триггеров соединены соответстве но с выходами первых ключей 22 и 22 уже из другой пары. При этом вто рые ключи И 23 и 23 на каждой пары по входу св заны с шиной Сброс 28 синусно-косинусного формировател  3 а по выходу - с R-входами 29, 30 и 29, 30 исполнительных триггеров, та, 19, 18, 19 и входами 31 и 31 триггеров пам ти 26 и 26, пр мые выходы которых поданы на другие входы соответственно ключей 23 и 23 , а также через элемент Ш1И на включение магнитного компаса 2. Одновременно магниточувствительные элементы 8, 9 и 8, 9 установлены попарно вплотную друг к другу вдоль окружности вращени  магнитов 11 и 11 , образу  попарно единый магниточувствитепьньсй элемент с четырьм  состо ни ми. При этом каждый из импеллеров 12 и 12 двухкомпонентного датчика 1 скорости течени  снабжен цилиндрическим обтекателем 32 и 32 соответственно, диаметр кот рого св зан с диаметром импеллера 43Л формулой ci П i 1,1 d, а его длина L 5-0,9 d. При этом чмпеллпр 12 или 12 установлен соосно внутри обтекател  32 и 32 на равном рассто нии от его обоих концов. Устройство работает следующим образом. При движении потоков воды через датчик 1 скорости происходит вращение его импеллеров 12 и 12. Одновременно совершают вращение магниты 10 и 10 , жестко закрепленные на их ос х 11 и 11 вращени . В результате происходит срабатывание магнит.очувствительных элементов 8, 9 и 8 , 9 , расположенных в блоках 7 и 7 фиксировани  оборота и направлени  вращени  импеллеров. Ввиду того, что магниточувствительные элементы 8, 9 и 8 , 9 попарно расположены вплотную друг к другу вдоль окружности вращени  магнитов 10 и 10,при определенном положении магнита 10 и 10 имеет место одновременное срабатывание обоих магниточувствительных элементов 8, 9 или 8, 9 . В итоге каждые два р дом расположение магниточувствительные элементы, представл ют собой единый магниточувствительный элемент с четырьм  раздельными состо ними. Это позвол ет схеме знака 13 или 13 путем логического анализа сигналов, поступающих с 8, 9 или 8, 9 5 .однозначно определ ть направление вращени  того или иного импеллера 12 или 12 при любых вариаци х скорости и направлени  движени . Допустим, один из импеллеров 12 или 12 совершил поворот на фиксированную величину угла, в данном случае равную 2 , и зан л положение , при котором происходит одновременное срабатывание обоих магниточувствительных элементов 8, 9 или 8, 9. Тогда на выходе 14 или 15, либо 14 или 15 схемы знака 13 или 13 в зависимости от направлени  вращени  импеллера 12 или 12 по вл етс  сигнал 1, который далее поступает на входы 16, 16 или 17,17 исполнительных триггеров 18,18 или 19, 19. В результате по сигналам с выхода ключа И20 или 20происходит установка по тактовым входам 33 или 33% либо 34 или 34 соответствующего исполнительного триггера 18 или 18, либо 19 или 19, С выходов этих исполнительных триггеров сигналы поступают далее через элементы ИЛИ 21 и 21: на выходе 24 и 24 ключей 22 и 22 . Дальнейшее прохождение этих сигна лов осуществл етс  только в том случае , если обработка ранее поступившей информации о совершении импеллером поворота на фиксированную величину угла уже закончилась. Тогда ключи 22 и 22 по своим вторым входам 25 и 25 открыты и триггеры пам ти 26 и 26 по своим тактовым вхо дам 29 и 29 устанавливаютс  в сост  ние Q 1. При этом установка в это состо ние конкретного триггера 26-или 26 зависит от того, какой из импеллеров 12 или 12 соверишт оборот на фиксированную величину угла. Далее сигнал с выхода триг гера пам ти 26 или 26 поступает через элемент ИЛИ 35 на включение магнитного компаса 2, В результате измер етс  компасный угол и тем самым определ етс  положение датчика скорости течени  относительно магнитного меридиана. По сигналу с выхода магнитного компаса 2 синуснокосинусный формирователь 3 вырабаты вает дне серии импульсов с числом ИМПУЛЬСОВ в каждой из них, пропорци налькым синусу и косинусу компасног угла. Далее эти импульсы поступают на коммутатор 4, распредел ющий их по сумматорам 5 и 6 широтной и меридиональной составл ющих среднего вектора скорости течени  в соответствии с алгоритмом векторного осреднени , описанным в 2J , При этом сигналы, управл ющие работой коммутатора 4, поступают на его управл ющие входы с выходов соответствующих исполнительных триггеров 18. или IB. Тем самым осуществл етс приведение единичных отрезков пути пройденных потоком воды мимо датчика 1 , к географическим координатам . По окончании этих серий импульс синусно-косинусный формирователь 3 на своем выходе 28 Сброс вырабат вает сигнал, который, проход  чере ключ И 23 или 23, срабатывает три гер пам ти 26 или 26 по его R-BXO ду 31 или. 31, а также исполнитель ные триггеры 18, 19 или IS, 19- , по их R-входам 29, 30 или 29, ЗП В противном случае, если поворот импеллера на фиксированную величину угла будет совершен до окончани  обработки информации с другого импечлера , ключи 22 или 22 будут закрыты по своим входам 25 и 25 сигналами с инверсных выходов соответствующих триггеров пам ти 26 и 26 до окончани  формировани  серий импульсов на выходах формировател  3. Только после по влени  сигнала Сброс на выходе 28 ключ 22 или 22 откроетс  и переключитс  соответствующий триггер 26 или 26. Затем уже происходит включение компаса 2 и дальнейша  работа всего устройства по приведению единичных отрезков пути, пройденных частицами воды, к географическим координатам согласно указанной последовательности. Таким образом, информаци  о совершении импеллером поворота на фиксированную величину угла не тер етс , вне зависимости от момента ее по влени . Это позвол ет фиксировать все перемещени  потока воды на единичный отрезок пути, В результате исключаютс  потери точности измерени  при одновременном повороте обоих импеллеров 12 и 12 на фиксированную величину угла. За счет этого при |синхронном вращении импеллеров при расположении вектора скорости течени  под углом I /4 к их ос м вращени  погрешность измерени  модул  вектора скорости будет уменьшена на 40%, а аргумента на 45 . В процессе проведени  измерений движение воды может быть направлено под углом к ос м вращени  импеллеров 12 и 12 двухкомпонентного датчика 1 скорости течени . Наличие боковой составл ющей скорости оказывает на импеллер тормоз щее действие, ухудшающее его компонентные свойства. Дл  их улучшени  каждый из импеллеров 12 и 12 устанавливаетс  симметричным образом внутри цилиндрического обтекател  32 и 32 , снижающего тор- моз щее действие боковой составл ющей скорости. Экспериментально установлено , что наилучшее приближение диаграммы направленности двухкомпонентного датчика 1 к круговой при требуемом объеме пространственного осреднени  скорости течени  достигаетс  при следующих соотношени х диаметра D и длины L обтекател  32

711505АЗ8

и 32 и диаметра d импеллера 12ности измерени  в результате исклю-

или 12:чени  потерь информащ н об обоих

i 1,1 L 0,9 d.новременном упрощении коиструкщ1И

Таким образом, в предложенном уст-каза от применени  в нем сдвоенных

ройстве достигаетс  повышение точ-импеллеров.

компонентах скорости течени  при од5датчика этого устройства за счет от

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ МОРСКИХ ТЕЧЕНИЙ, состоящее . из двухкомпонентного импеллерного датчика скорости течения, магнитного компаса, соединенного через синуснокосинусный формирователь и коммутатор с сумматорами, и двух блоков фиксирования оборотов и направления вращения импеллера, включающий два . магниточувствительных элемента, магнит, закрепленный на оси вращения каждого импеллера, и схему знака, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения устройства в него дополнительно введены два триггера · памяти и две пары ключей И, каждая из которых по входу одного из ключей

   И подключена через элемент ИЛИ блока фиксации оборотов и направления вращения импеллеров к прямым выходам исполнительных триггеров, а другие входы этих ключей связаны с инверсными выходами триггеров памяти, через тактовые входы и прямые выходы которых соединены между собой ключи из другой пары, при этом вторые ключи И каждой пары по входу связаны с шиной Сброс синуснокосинусного формирователя, а по выходу - с R-входами исполнительных триггеров и триггеров памяти канала соответствующего импеллера, прямые выходы триггеров памяти через элемент ИЛИ подключены на вход включения магнитного компаса, при этом одновременно в каждый блок фиксирования оборотов и направления вращения импеллера введены по дополнительному ключу И, через которые выходы обоих магниточувствительных элементов каждого блока подключены на тактовые входы исполнительных триггеров, а их D-входы соединены с различными выходами схемы знака, а выходы - с .управляющими входами коммутатора, 1причем магниточувствительные элементы расположены вплотную друг к другу - вдоль окружности вращения магнита.

   SU .... 1150543

   115О5А 3