ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ВЕТРА

Предполагаемая полезная модель относится к области гидрометеорологии, а именно к устройствам измерения скорости и направления ветра и может быть использована при любых наземных измерениях параметров ветра.
Известен датчик параметров ветра, включающий жестко ориентированные винтовые ветроприемники и преобразователи скорости и направления вращения ветроприемников. В этом датчике формируется информация о проекциях вектора ветра на оси ветроприемников. При направлении ветра, перпендикулярном оси ветроприемника, винт не вращается. Вращение винта начинается при изменении направления ветра на определенный угол, и чем меньше скорость ветра, тем больше этот угол, который определяет «мертвую зону» ветроприемника (1).
Недостатком этого датчика является невысокая начальная чувствительность из-за наличия «мертвой зоны» у ветроприемников.
Наиболее близким техническим решением является анеморумбометр, включающий датчик параметров ветра, соединенный через линию связи с измерительным блоком.
Датчик параметров ветра включает винтовой ветроприемник, закрепленный на горизонтальном валу, который через коническую передачу связан с вертикальным валом, а также флюгарку, закрепленную на кожухе горизонтального вала. На вертикальном валу закреплены магниты, а на корпусе вертикального вала - герконы, совокупность которых является формирователем импульсов скорости. Выходной сигнал этого формирователя представляет собой две импульсные последовательности с переменной частотой, пропорциональной скорости ветра. Импульсы формируются в момент замыкания герконов при прохождении мимо них магнита. Измерение направления ветра основано на измерении фазового сдвига между импульсами двух выходных
импульсных последовательностей, который пропорционален угловому положению флюгарки от условного нулевого направления. При этом измерительный блок включает узел обработки сигнала датчика, в котором производится обработка информации от датчика параметров ветра (2).
К недостаткам данного измерителя можно отнести невысокую начальную чувствительность по скорости и направлению ветра, обусловленную наличием в датчике параметров ветра механической передачи, а также небольшую дистанционность удаления датчика от измерительного блока при трехпроводной линии связи из-за потенциального способа передачи частотно-фазового сигнала, подверженного помехам, наводящимся на линию связи.
Техническим результатом данного решения является повышение начальной чувствительности и увеличение дистанционности удаления датчика.
Для достижения данного технического результата в измерителе параметров ветра, включающим датчик параметров ветра, соединенный через линию связи с измерительным блоком, включающему узел обработки сигналов датчика, при этом датчик параметров ветра включает формирователь импульсов скорости, винтовой ветроприемник, установленный на горизонтальном валу, размещенным в корпусе, на конце которого закреплена флюгарка, а в средней части корпуса установлен тубус, взаимодействующий с вертикальным валом, закрепленным в кожухе, измерительный блок снабжен последовательно соединенными источником питания постоянного тока и узлом выделения сигнала датчика, подключенными к линии связи, выполненной двухпроводной, а выход узла выделения сигнала датчика подключен ко входу узла обработки сигнала датчика, при этом датчик параметров ветра снабжен модулятором тока, узлом кодирования, формирователем кода направления, кодовым цилиндром и отражателем, закрепленным на конце горизонтального вала и взаимодействующего с формирователем импульсов скорости, расположенного в верхней части вертикального вала, при этом кодовый цилиндр закреплен в тубусе и взаимодействует с формирователем кода направления, установленным в кожухе, причем выходы формирователя импульсов скорости и формирователя кода направления соединены со входами узла кодирования, выход которого через модулятор тока подключен к линии связи, при этом в датчике параметров ветра формирователь импульсов скорости может быть выполнен, например, в виде взаимодействующих посредством отражателя фотоизлучателя и фотоприемника, а формирователь кода направления может быть выполнен, например, в виде пар фотоизлучателей и фотоприемников, взаимодействующих через кодовый цилиндр, при этом количество пар соответствует количеству разрядов кода направления.
На фиг.1 приведена функциональная схема измерителя, на фиг.2 - общий вид датчика.
Измеритель параметров ветра (фиг.1) содержит датчик параметров ветра 1, линию связи 2, измерительный блок 3, при этом датчик параметров ветра 1
состоит из формирователя импульсов скорости 4, формирователя кода направления 5, узла кодирования 6 и модулятора тока 7, а измерительный блок 3 состоит из источника питания постоянного тока 8, узла выделения сигнала датчика 9 и узла обработки сигнала датчика 10.
Датчик параметров ветра (фиг.2) содержит корпус 11, винтовой ветроприемник 12, флюгарку 13, горизонтальный вал 14, отражатель 15, тубус 16, вертикальный вал 17, кожух 18, формирователь импульсов скорости 4, кодовый цилиндр 19, формирователь кода направления 5.
Измеритель параметров ветра работает следующим образом. По двухпроводной линии связи 2 от измерительного блока 3 передается напряжение питания постоянного тока в датчик параметров ветра 1 и по этой же линии в обратном направлении передается информация в виде кодовой посылки способом модуляции тока в линии.
Модулятор тока 7 управляется от узла кодирования 6, на который поступают импульсы от формирователя импульсов скорости 4 и параллельный код от формирователя кода направления 5.
Узел кодирования осуществляет подсчет импульсов от формирователя 4 на интервале 1 с и каждую секунду выдает на модулятор 7 импульсный сигнал в виде последовательного кода, в котором содержится информация о количестве поступивших импульсов от формирователя 4 и значение кода, зафиксированное им от формирователя 5.
Модулятор тока 7 при передаче логического нуля формирует «нулевой» ток в линии, а при передаче логической единицы формирует увеличенное значение тока.
В разрыве цепи между источником питания постоянного тока 8 и модулятором тока 7 включен узел выделения сигнала датчика 9, который токовый сигнал в линии переводит в потенциальный сигнал и передает его на вход узла обработки сигнала датчика 10.
В датчике параметров ветра информация о скорости вращения винтового ветроприемника 2 (пропорциональной скорости ветра) формируется следующим образом.
Вместе с ветроприемником 2 на конце горизонтального вала 4 вращается отражатель 5, выполненный, например, в виде куба с полированными гранями. В формирователе импульсов скорости 4 фотоизлучатель и фотоприемник направлены вверх в сторону отражателя. Когда грань отражателя проходит положение, перпендикулярное к оптической оси фотоизлучателя и фотоприемника, последний вырабатывает импульс. Таким образом, за один оборот винта формирователем импульсов скорости 4 вырабатываются четыре импульса.
Информация об угловом положении флюгарки (соответствующем направлению ветра) формируется с помощью кодового цилиндра 19, который поворачивается вместе с флюгаркой.
Формирователь кода направления 5 представляет собой пары фотоизлучателей и фотоприемников, расположенные в ряд вертикально. Причем фотоизлучатели установлены с внутренней стороны кодового цилиндра, а фотоприемники с внешней стороны напротив друг друга. Кодовый цилиндр по окружности имеет вертикально расположенные, в соответствии с размещением пар фотоизлучателей и фотоприемников, светопрозрачные отверстия в соответствии с выбранным способом кодирования угла, например, в коде Грея.
При повороте флюгарки изменяется положение кодового цилиндра и на выходе формирователя кода направления устанавливается соответствующий код.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Патент РФ №203 0749 МКИ G 01 P 5/01, 1992 г.
2. Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам «Гидрометеоиздат», Л., 1976 г., стр.19, Анеморумбометр М-63М-1.