лепестки замыкаются и на выходе появляется импульс тока. Легко видеть, что частота импульсов зависит от угловой скорости вращения магнита, т.е. от скорости ветра. Эпюра выходного тока показана на рисунке.
Для измерения частоты импульсов применяются частотомеры, преобразующие частоту в напряжение, которое потом измеряется стрелочным или цифровым прибором. В более современных цифровых приборах применяются цифровые счетчики, осуществляющие подсчет электрических импульсов за определенное время, задаваемое таймером. Это тем более удобно, что таймер вводит осреднение скорости ветра за время подсчета импульсов. Ведь в метеорологии чаще всего представляет интерес именно осредненная скорость ветра - за 2 минуты, или за другой промежуток времени.
Преимущество импульсных анемометров состоит в том, что измеряемым параметром является частота импульсов, а не амплитуда. Дело в том, что при передаче сигнала (например, по длинному электрическому кабелю) амплитуда сигнала может исказиться. Частота импульсов подвержена искажению гораздо меньше. Действительно, трудно представить себе, что импульс может “потеряться” при передаче, или наоборот, возникнет лишний импульс. Такой способ, при котором измеряемым параметром является частота, называют частотной модуляцией сигнала, а если измеряется амплитуда - амплитудной модуляцией. Приборы с частотной модуляцией гораздо устойчивее к помехам, чем с амплитудной модуляцией.
Широко применяемый в метеорологических измерениях анеморумбометр М‑63М1 является прибором с частотно-модулированным сигналом. В датчике скорости ветра М-27 применен импульсный анемометр с герконом.
Рассмотрим теперь другую конструкцию - фотоэлектрический модулятор. Главным элементом преобразователя сигнала здесь является диск, снабженный перфорацией, т.е. зубцами (см. рис. 3.3.3).
 |
Диск вращается с помощью чашечной вертушки, скорость его вращения зависит от скорости ветра. Над одним из краев диска находится источник света - это может быть электрическая лампочка или светодиод (VD1 на рис. 3.3.4). Под диском, на одной прямой с источником света находится приемник света - обычно это фотодиод (VD2 на рис. 3.3.4). Световой поток от светодиода к фотодиоду может проходить только через перфорацию диска-фотомодулятора. Таким образом, на фотодиод поступают импульсы света, частота которых зависит от скорости ветра. Фотодиод открывается при поступлении на него импульса света, и на выход поступают импульсы тока. Частота этих импульсов зависит от скорости ветра и измеряется частотомерами или цифровыми счетчиками.
Частота модуляции в анемометре с фотомодулятором гораздо выше, чем частота в анемометре с герконом. Это объясняется тем, что число зубцов по периметру диска-фотомодулятора может быть большим (до нескольких десятков) и следовательно, один оборот диска соответствует большому количеству импульсов. В анемометрах с герконом во время одного оборота генерируется лишь два импульса. Большая частота модуляции позволяет уменьшить время счета импульсов, необходимое для измерения частоты. Следовательно, уменьшается общее время измерения. Поэтому анемометры с фотомодулятором применяют в тех случаях, когда необходима малая инерция. Конечно, это должно сопровождаться мерами по уменьшению инерции самой вертушки (или винта), что уже обсуждалось в разделе 3.1.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.