Реферат (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне.




Скачать 88.35 Kb.
НазваниеРеферат (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне.
Дата29.12.2012
Размер88.35 Kb.
ТипРеферат
РЕФЕРАТ

(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне. Способ основан на измерении частоты вращения вертушки*, установленной на валу электродвигателя в потоке, и электрических параметров питания указанного электродвигателя. Определяют точку перегиба зависимости частоты вращения вертушки от электрических параметров питания электродвигателя …


[Пропуск]


и по частоте вращения вертушки, соответствующей минимизации чётной, например, 2 гармоники, определяют скорость потока. Устройство содержит …


[Пропуск]


Обеспечиваются повышение точности измерения, упрощение и быстродействие. 2 н.п.ф. (на способ и устройство), 4 з.п.ф., 5 фиг.

______

* Примечание. Замечание сделано доц. Камышевым кафедры К-1 МВТУ им. Баумана примерно в 1980 году. Это новый класс расходомеров с достижением вертушкой нулевого скольжения. При этом термин «турбинка» предполагает турбинный режим, в то время как термин «вертушка» более универсален и применим как к режиму турбинному, так и к режимам нулевого скольжения (не турбина и не вентилятор) и насосному (компрессорному, вентиляторному), также используемым в изобретении.


МПК 7 G01P5/06, G01F1/10


СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ


Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к калибровке и самокалибровке с противоскольжением, и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне, а также в составе мобильных калибровочных (образцовых) систем.

Имеются изобретения по патентам Японии JP 5070114 B4 и JP 5074023 B4 на анемометры для использования при низких температурах, которые содержат на валу вертушки электродвигатель с магнитной муфтой и выводы его концов наружу. Отношения эти изобретения непосредственно к противоскольжению вертушки не имеют, а обеспечивают только известную компенсацию порога чувствительности при заморозке подшипников вертушки.

Есть самые ранние изобретения вертушек с электродвигателями, но принцип компенсации скольжения не указан, неполный и несовершенный, например, с электрическими контактами в рабочей среде и для постоянно функционирующих трубопроводов: патенты США 1244693 с приоритетом от 1917 (заявлен в 1907, это самый первый патент, найденный именно нами по теме и опубликованный в журнале «Вопросы управления предприятием», 2011, № 3, с.36), Германия 477072 от 1927 г., США 2406723 от 1944, СССР 149583 от 1961, СССР 168949 от 1964, США 2493931 от 1946, и др. Есть также изобретение СССР 1058415 с присвоенным именем И.П. Андреева, который реализует идею измерения скольжения по перепаду давлений на вращающейся турбинке, метрологически хорошо испытан с высоким эффектом повышения точности (от 3 до 33 раз на разных вязкостях авиакеросина) и применен для точной доводки крупных авиадвигателей НК-32 на форсированном режиме сверхзвукового самолета Ту-160 в 1980 году. Без точной доводки двигатели боевых самолетов при запуске и на форсаже иногда разрушаются.

Известен турбинный (вертушечный, крыльчатый) измеритель скорости потока с компенсацией трения сцепления, предназначенный, в частности, для изменения малых скоростей потока. Он содержит присоединенный к валу электродвигатель, вращающий турбинку со скоростью, отличной от нуля (патент ФРГ N 1241650, МПК G 01 P 5/06, опубликован в 1957 г.), причем электрические параметры электродвигателя служат "дифференциальной мерой" скорости потока. Изобретение согласно описанию снижает порог чувствительности измерителя в 100 раз. Недостатком изобретения является неизменная точность из-за отсутствия обратной связи. Эффект снижения порога чувствительности в 20 раз получен нами в 1980 году в демонстрационном макете по изобретению СССР 1058415 с электродвигателем и ферромагнитной вертушкой, использованной в качестве ротора электродвигателя. Этот макет использован в нашем докладе на научно-техническом совете под председательством генерального конструктора двигателей НК академика Н.Д. Кузнецова.

Другим техническим решением является способ измерения скорости потока, предусматривающий вращение турбинки (вертушки, крыльчатки) в потоке без скольжения при помощи электродвигателя и измерение частоты вращения турбинки и электрических параметров питания электродвигателя (патент ФРГ N 1523168, МПК G 01 P 5/06, опубликован в 1973 г.). Один из электрических параметров электродвигателя (напряжение, ток, сопротивление, мощность) изменяют таким образом, что другие параметры принимают значения, соответствующие вращению турбинки в вакууме или вращению вала электродвигателя без турбинки. Частоту вращения турбинки изменяют с помощью потенциометра или подобного устройства таким образом, чтобы пара величин (частота вращения и один из параметров питания) совпала с соответствующей парой величин, полученной при вращении турбинки в вакууме или вала электродвигателя без турбинки.

Устройство для осуществления способа содержит турбинку, установленную в потоке, датчик частоты вращения турбинки, электродвигатель, подсоединенный к турбинке, управляемый источник питания указанного электродвигателя, масштабный преобразователь частоты вращения турбинки и показывающий прибор.

Преимуществом технического решения является простота конструкции при отсутствии в потоке специального датчика скольжения турбинки.

Недостатком является недостаточная точность при изменении параметров среды (например, вязкости) и самого измерителя или электродвигателя (например, трения в опорах).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является изобретение по нашему патенту РФ 2173467, обеспечивающее повышение точности измерения скорости и расхода потока текучей среды (жидкости и газа) путем отслеживания точки перехода вращения турбинки с турбинного на компрессорный (насосный) и, наоборот, с компрессорного на турбинный, независимо от внешних влияний и возмущений.

Поставленная цель достигается в способе тем, что определяют точку перегиба зависимости частоты вращения турбинки от одного из электрических параметров питания электродвигателя и по частоте вращения турбинки, соответствующей точке перегиба, определяют скорость потока.

В устройстве поставленная цель достигается тем, что в него введены микро-ЭВМ, аналого-цифровые преобразователи частоты вращения турбинки и напряжения питания электродвигателя, выходы которых соединены с входами микро-ЭВМ, выход микро-ЭВМ подключен к показывающему прибору в виде дисплея, а устройство питания электродвигателя выполнено в виде генератора пилообразного (трапецеидального) напряжения, причем микро-ЭВМ содержит устройство для вычисления второй производной зависимости частоты вращения турбинки от напряжения питания электродвигателя и устройство вычисления скорости потока по частоте вращения турбинки, подключенное к устройству вычисления второй производной.

Кроме того, генератор пилообразного напряжения выполнен в виде генератора симметричной пилы (трапеции), а микро-ЭВМ содержит устройство определения среднего результата вычислений скорости потока, соответствующих восходящему и нисходящему фронтам пилы.

Для осуществления способа требуется сложное обеспечение идеальности пилообразного сигнала и двойного дифференцирования в условиях динамических процессов, сопровождающих работу электрического двигателя с нагрузкой вертушки на потоке. Другим недостатком является низкое быстродействие и широкий спектр частот сигнала пилообразной формы.

Целью изобретения является устранение этих недостатков по нашему патенту РФ 2173467 с проработкой других методов определения точки перегиба как известных, так и нового.

1. Численный метод Ньютона. Он широко применяется для вычисления точки перегиба. Его описание с рисунками и программой приведено в книге Б. Банди «Методы оптимизации. Вводный курс: Пер. с англ. - Радио и связь, 1988», с.15.

Как следует из текста (9-10 строки снизу) «точность» вычисления = 0.00001, а с учётом того, что скольжение не превышает 3%, точность компенсации скольжения в пересчете на расход текучей среды получается очень высокой. Но вопрос искажения пилообразного сигнала этот метод не решает.

2. По справочнику «Измерения в промышленности: Справ. изд. в 3-х кн. Кн. 3. Способы измерения и аппаратура: Пер. с нем./ Под ред. Профоса П. – 2-е изд. – М.: Металлургия, 1990», с. 216-217, где положение точки перегиба кривой титрирования для количественного химического анализа раствора определяется графически с помощью двух окружностей, прямая через центры которых дает точку пересечения с кривой титрования. Достаточно сложный в реализации способ.

3. Согласно патенту США № 5623095 по Int. CI. 6 G01N 29/02, США CI 73/61.49; 73/61.79 и полю поиска 73/61.45, 61,49, на «Метод химического анализа с помощью акустических средств» создается переменная интенсивность звука. В сигнале с датчика проводятся измерения фундаментальной и нескольких гармонических звуковых сигналов амплитуды, а затем сравнивается сюжет из ответа образца звука с известным ответом, и находится звуковое решение, определяя тем самым решение типа и концентрации.

Это изобретение использует гармоники в совершенно другой области химии и техники и напрямую с точкой перегиба по настоящему изобретению никак не связано.

4. Согласно патенту РФ 2373494 по МПК G01B11/30, G01B11/30 на «Способ измерения высоты микрорельефа поверхности интерференционным методом» создают оптическую нелинейность и анализируют интерференцию с использованием «гигантских» вторых гармоник от поверхностей с микрорельефом и эталонного образца. Другая область техники и никакой точки перегиба при прохождении вертушкой на потоке нулевого скольжения.

5. По патенту РФ 2187200 по классам МПК H04B3/54, H04B7/00, H03L7/00 на «Систему синхронизма частоты гетеродина и частоты сигнала в радиоканале» учитывает разложение некоторого выражения сигнала в ряд Фурье:


,

где присутствуют только четные гармоники выпрямленного сигнала.

Это изобретение не имеет прямого отношения к рассматриваемому по существу, но важно понимание разложения сигнала в ряд Фурье. При этом в справочнике Бронштейна И.Н. и Семендяева К.А. Справочник по математике. Для инженеров и учащихся втузов. Изд. 10. Наука. М.: 1964, с.554-557, дается таблица некоторых разложений в ряд Фурье, где выпрямленный сигнал имеет только четные гармоники, а более полно графики и ряды 7 и 10 – высшие нечетные гармоники, 9, 11, 13 – высшие четные гармоники. Соответствующий фрагмент 13 из книги с четными гармониками 2х, 4х, 6х … показан ниже.




На этом можно ограничить поиск и разбор недостатков известных теорий, методов и решений поиска точки перегиба, близких по своим мотивам и математическому аппарату к рассматриваемому изобретению.


Целью изобретения является устранение всех указанных выше недостатков с упрощением и повышением эффективности (точности и быстродействия) изобретения по нашему патенту РФ 2173467.


Поставленная цель по п.1 формулы изобретения достигается тем, что в способе измерения скорости потока, основанном на измерении частоты вращения вертушки, установленной в потоке на валу электродвигателя, определении точки перегиба зависимости частоты вращения вертушки от одного из электрических параметров питания электродвигателя и определении скорости потока по частоте вращения вертушки, соответствующей точке перегиба, (отличающийся тем, что) питание электродвигателя …


[Пропуск]


Суть изобретения поясняется с помощью рисунков.


[Пропуск]


На фиг. 4 показана блок-схема устройства, реализующего способ измерения скорости потока согласно изобретению.

На фиг.5 показан вариант привязки электродвигателя с выдвижной муфтой к стандартному турбинному счётчику газа. Электронный корректор выполняется выносным (см. фиг. 4) и на фиг. 5 он не показан.


[Пропуск]


Принцип действия устройства предусматривает … с целью поиска точки перегиба и более точного определения по ней скорости потока.

Последовательность работы устройства следующая.


[Пропуск]


Благодаря своим уникальным свойствам, простоте и легковесности конструкций изобретение применимо для точных и широкодиапазонных измерений текучих сред (газа и жидкости), а также для использования в качестве портативных образцовых средств (калибраторов) расхода и метрологического обеспечения на магистралях газа и нефти. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


  1. Способ измерения скорости потока, основанный на измерении частоты вращения вертушки, установленной в потоке на валу электродвигателя, определении точки перегиба зависимости частоты вращения вертушки от одного из электрических параметров питания электродвигателя и определении скорости потока по частоте вращения вертушки, соответствующей точке перегиба, отличающийся тем, что …


[Пропуск]


  1. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве спектральных компонент и четных гармоник выходного сигнала применяют вторую гармонику.




  1. 5. 6. [Пропуск]



[Пропуск]





Фиг. 4




16 17


Фиг. 5

Похожие:

Реферат (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне. iconСпособ измерения влажности газа
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах технологического контроля влажности газов, особенно...
Реферат (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне. iconУстройство для измерения электрического сопротивления живой ткани
Изобретение относится к медицине, а именно к определению, измерению и регистрации для диагностических целей, и может быть использовано...
Реферат (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне. iconДвухполюсников в широком диапазоне частот
Рассматривается аттестация вторичных образцовых мер с помощью стандартизированных образцовых мер для измерения активных элементов...
Реферат (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне. iconСпособ дифференциальной диагностики экстравертебральных синдромов поясничного остеохондроза в стадии обострения
Изобретение относится к медицине, а именно к вертеброневрологии, и может быть использовано с целью дифференциальной диагностики рефлекторных...
Реферат (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне. iconПатентам и товарным знакам (19)
Изобретение относится к производству силовых модулей на основе диодов, тиристоров, транзисторов и других полупроводниковых приборов...
Реферат (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне. iconСпособ изготовления мембранного фильтра
Изобретение относится к микроструктурным технологиям и может быть применено в нанотехнологии, медицине, химии, молекулярной биологии...
Реферат (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне. iconАбсолютная номинация «Лучшее изобретение года 2008» І место Полезная модель: Фронтальный
Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при сооружении горных выработок
Реферат (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне. iconОсновы гидродинамики
Гидродинамика — это раздел гидравлики (механики жидкости), изучающий закономерности движущихся жидкостей (потоков жидкостей)
Реферат (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне. iconРазработка мультиагентной системы адаптивного анализа потоков данных в сложных динамических средах
Мультиагентный алгоритм кластеризации потоков данных может быть использован для анализа потоков данных в сложных средах, так как...
Реферат (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов с повышенной точностью и в широком рабочем диапазоне. iconПравила безопасности для складов сжиженных углеводородных газов и легковоспламеняющихся жидкостей под давлением (3-я редакция)
Правила) устанавливают требования, направленные на обеспечение промышленной безопасности, предупреждение аварий, инцидентов, случаев...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница