Перетворювач швидкості і направлення потоку

Изобретение может быть использовано в векторно-осредняющих измерителях скорости потока, которые измеряют две взаимно ортогональные составляющие скорости потока в подвижной системе координат, вычисляют широтную и меридиональную составляющие вектора скорости потока и осредняют их за определенный промежуток времени. Целью изобретения является упрощение конструкции за счет снижения аппаратурных затрат. Для этого компас, измеритель синуса-косинуса угла азимута и вычислитель составляющих вектора скорости потока выполнены на четырех элементах Холла, жестко закрепленных на оси вращения картушки компаса в центре симметрии зазора. Он образован разноименными полюсами магнитов, установленных на концах картушки симметрично ее оси вращения. Элементы Холла, попарно склеенные по рабочим плоскостям, установлены в пазах на оси вращения картушки в центральной части зазора. Токовые выводы первого и третьего, второго и четвертого элементов Холла последовательно соединены соответственно с первым и вторым измерителями взаимно ортогональных составляющих вектора скорости потока в подвижной системе координат. Два потенциальных одноименных вывода первого и четвертого элементов Холла и два потенциальных разноименных вывода второго и третьего элементов Холла соединены между собой, благодаря чему на выходе устройства появляются разности потенциалов, пропорциональные соответственно зональной и меридиональной составляющим вектора скорости течения. 3 ил. (Л С СП СЛ оо 1 1355870 2 Изобретение относится к приборои 13 соединены последовательно с управняемым генератором тока, например строению и аналоговой вычислительной резистором 15, а элементы Холла 12 технике и может быть использовано в и 14 соединены Последовательно с анавекторно-осредняющих измерителях скологичным управляемым генератором 16 рости потока, которые измеряют две тока. Управляемые генераторы 15 и 16 взаимно ортогональные составляющие тока служат измерителями взаимно ортоскорости потока в подвижной системе гональных составляющих вектора скорокоординат, вычисляют широтную и меридиональную составляющие вектора ско- 10 сти потока. Два разноименных потенциальных электрода элементов Холла 11 рости потока и осредняют их за опреи 14 соединены последовательно, осделенный промежуток времени. тальные их электроды подключены к Цель изобретения - упрощение конвыходным клеммам 17 и 18 преобразоваструкции преобразователя за счет снителя. Соединены последовательно и два жения аппаратурных затрат. одноименньк потенциальных электрода На фиг.1 представлен преобразоваэлементов Холла 12 и 13, Два других тель скорости, общий вид; на фиг.2 одноименных потенциальных электрода сечение А-А на фиг.1; на фиг.3-принэлементов Холла 12 и 13 подключены к ципиальная электрическая схема преобразователя скорости и направления 20 выходным клеммам 19 и 20. Преобразователь скорости и направпотока. ления потока работает следующим обВнутри цилиндрического корпуса 1 разом. с герметичной крышкой 2, заполненного Если в начальный момент времени демпфирующей жидкостью 3, подвешена картушка 4 с магнитами 5, причем кар- 25 о х корпуса J была параллельна магнитному меридиану, то при повороте кортушка 4 подвешена на шпиле 6 оси 7, пуса 1 компаса на уголrf,относительно жестко закрепленной на корпусе J, с магнитного меридиана картушка 4 с помощью сферического или конического магнитами 5 остается неподвижной, а подпятника 8, в свою очередь, жестко закрепленного выше центра тяжести на 30 элементы Холла 1 1 - 1 4 поворачиваются вместе с корпусом 1 на угол о . При £ оси симметрии картушки 4. Картушка 4 этом через элементы Холла 11 и 13, имеет свободу вращения только вокруг включенные последовательно с управлясвоей оси симметрии, совпадающей с емым генератором 15 тока, протекает осью 7. Шпилька 9, закрепленная на ток, пропорциональный составляющей крышке 2, предохраняет картушку 4 35 вектора скорости течения по оси ОХ, от выпадания. Для получения максиа через элементы Холла 12 и 14, вклюмальной чувствительности и минимальченные последовательно с управляемым ного угла застоя используются магнигенератором 16 тока, протекает ток, ты 5, изготовленные из таких материапропорциональный составляющей вектораm лов , как сплав SaCos, обеспечивающий 40 скорости течения по оси 0Y: индукцию в зазоре и максимальный моI, = nV,; (1) мент картушки 4. I« = n V r (2) OX, 0Y и 0Z - три оси, образующие где 1„ и I токи соответственно уппрямоугольную систему координат, свяравляемых генераторов занную с корпусом преобразователя. 45 15 и 16 тока; На оси 7 в центральной части зазосоставляющие вектора V. ра между двумя разноименными полюсаa ми магнитов фрезерованием выполнены скорости движения среды два взаимно ортогональных паза 10 относительно корпуса шириной, равной удвоенной толщине преобразователя, нап50 элементов Холла. Элементы Холла 11 равленные соответствени 12 склеены друг с другом по рабочим но по осям ОХ и 0Y; плоскостям и вклеены в один из пазов п - коэффициент пропорцио10. Аналогично выполнена установка нальности, нормирующий элементов Холла 13 и 14. При этом номинальный ток элемен55 рабочие плоскости всех четырех элетов Холла. ментов Холда лежат на оси 0Z, а их Таким образом, на потенциальных^ магниточувствительные оси перпендиэлектродах элементов Холла возникают кулярны этой оси. Элементы Холла 11 следующие разности потенциалов: ( ц 1355870 тора скорости потока в подвижной сис(3) теме координат, компас, измеритель (4) синуса и косинуса угла азимута, вы(5) uU w =KB oI s I (6) с числитель меридиональной и широтной o составляющих вектора скорости потока, где К - коэффициент преобразования о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, элементов Холла; с целью упрощения конструкции за счет Во - величина вектора магнитной снижения аппаратурных з а т р а т , компас, индукции в центре зазора между полюсами магнитов; 10 измеритель синуса и косинуса угла азимута и вычислитель меридиональной & - угол поворота корпуса преоби широтной составляющих вектора скоразователя . рости потока выполнены на четырех Так как элементы Холла 11 и 14 элементах Холла, жестко закрепленных соединены последовательно разноименными потенциальными электродами, то 15 на оси вращения картушки компаса в центре симметрии зазора, образованнона выходных клеммах 17 и 18 появляетго разноименными полюсами введенных ся разность потенциалов магнитов, установленных на концах картушки симметрично ее оси вращения, или, используя формулы (1) и ( 2 ) , причем магниточувствительные оси всех uUn-i fl -KB0n(V|COSod-V«sino6) . (7) 20 четырех элементов Холла перпендикуТак как элементы Холла 12 и 13 с о лярны оси вращения картушки, а магниединены последовательно одноименными точувствительные оси первого и второпотенциальными электродами, то на го элементов Холла параллельны между клеммах 19 и 20 появляется разность потенциалов 25 собой и взаимно ортогональны с паралuU,,. 2 o =KnB0(Vxsinoi,-V^cosoi) . (8) лельными между собой магниточувствительными осями третьего и четвертого Таким образом, из формул (7) ' (8) и элементов Холла, причем токовые вывоследует, что на выходных клеммах 19 ды первого и т р е т ь е г о , второго и чети 20, 17-и 18 появляются разности по- зо вертого элементов Холла соединены тенциалов, пропорциональные соответпоследовательно с первым и вторым ственно зональной (широтной) и мерисоответственно измерителями взаимно диональной составляющим вектора скоортогональных составляющих вектора рости течения. скорости потока в подвижной системе 35 координат, два потенциальных одноФ о р м у л а и з о б р е т е н и я именных вывода первого и четвертого элементов Холла соединены между собой Преобразователь скорости и направи два потенциальных разноименных выления потока, содержащий измеритель вода второго и третьего элементов Холла также соединены между собой. двух ортогональных составляющих век w (pue.Z о/7 Фиг.З Редактор А.Огар Составитель В.Агапова Техред И.Верес Корректор М.Шароши Заказ 5767/37 Тираж 677 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, k