Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние метрологического обеспечения анемометров в системах аэрогазового контроля 10
1.1 Система мониторинга шахтной атмосферы «Гранч МИС» 10
1.2 Структура системы мониторинга шахтной атмосферы «Гранч МИС» 11
1.3 Обзор возможностей системы «Гранч МИС» 12
1.4 Применение датчиков нового поколения в составе системы «Гранч МИС» 14
1.5 Обзор способов и средств поверки анемометров в горной промышленности 16
1.6 Анализ возможностей улучшения качества и доступности метрологического обеспечения 19
1.7 Выводы по главе 1 и задачи исследования 20
2 Теоретическое исследование и совершенствование эскизной модели аэрометрической установки 22
2.1 Постановка задачи 22
2.2 Описание методов вычислительной газодинамики 23
2.3 Генерация сеток 25
2.4 Выбор программного инструмента для решения задачи моделирования аэрометрической установки 31
2.5 Генерация вычислительной сетки в программном пакете Solid Works Flow Simulation 32
2.6 Совершенствование геометрии рабочей зоны 2.7 Выбор и обоснование конструкции эскизной модели аэрометрической установки нового поколения 40
2.8 Расчет энергетических характеристик эскизной модели аэрометрической установки 50
2.9 Исследование динамических характеристик эскизной модели аэрометрической установки 54
2.10 Сравнительный анализ двух вариантов привода вентилятора АУ 62
2.11 Моделирование поля скоростей в канале АУ 64
2.12 Моделирование тарировочных характеристик образцового и поверяемого анемометров 67
2.13 Моделирование поля скоростей в рабочей зоне АУ в присутствии поверяемого анемометра 72
2.1 Моделирование поля скоростей в рабочей зоне АУ в отсутствии поверяемого анемометра 74
2.1 Оценка погрешности, вносимой искажением потока 74
2.1 Моделирование поля скоростей в окрестностях образцового анемометра 77
2.2 Выводы по главе 2 80
3 Разработка шахтного метрологического обеспечения рудничной анемометрии – автоматизированной аэрометрической установки . 81
3.1 Выбор электродвигателя 81
3.2 Выбор частотного преобразователя для аэрометрической установки 82
3.3 Экспериментальное исследование характеристик аэрометрической установки83
4 Разработка алгоритмического и программного обеспечения для автоматизации аэрометрической установки 92
4.1 Общий алгоритм работы 92
4.2 Разработка модуля соединения с аэрометрической установкой, поверяемым анемометром и эталоном. 94
4.3 Разработка модуля задания скорости потока 95
4.4 Разработка модуля снятия показаний приборов 96
4.5 Разработка модуля запись показаний анемометра и эталона в файл 101
4.6 Разработка модуля поверки 101
4.7 Разработка модуля калибровки 103
4.8 Выводы по главе 3 105
Заключение 106
Список использованных источников 107
- Обзор возможностей системы «Гранч МИС»
- Выбор программного инструмента для решения задачи моделирования аэрометрической установки
- Выбор частотного преобразователя для аэрометрической установки
- Разработка модуля соединения с аэрометрической установкой, поверяемым анемометром и эталоном.
Введение к работе
Актуальность работы
Контроль параметров шахтной атмосферы представляет собой весьма актуальную задачу, так как от своевременной регулировки параметров проветривания шахты может зависеть здоровье и даже жизнь горнорабочих. Для поддержания скорости воздуха и концентрации метана в действующих выработках в допустимых границах применяются как ручные, так и стационарные приборы – метанометры и анемометры.
Следовательно, от погрешности датчиков напрямую зависит безопасность условий труда в шахте. Если учесть удаленность большинства шахт от поверочных организаций, которая приводит к несоблюдению межповерочных интервалов, то ситуация представляется еще более плачевной.
Указанную проблему можно решить, разработав и внедрив средство поверки, которое бы могла приобрести каждая шахта или объединение.
Помимо этого, каждому типу шахтных анемометров присущи свои собственные недостатки. Так, угольная пыль, воздействуя на ветропри-емник крыльчатого или чашечного анемометра, приводит к его засорению и, как следствие, возрастанию погрешности. Аналогичным образом, дела обстоят и с термоанемометрами. Помимо этого, большинству типов анемометров присущ общий недостаток – большая инерционность.
В лаборатории средств аэрологического контроля МГГУ под руководством профессора С.З. Шкундина был разработан шахтный анемометр нового типа – акустический, который лишен перечисленных недостатков. Данный прибор имеет ряд преимуществ, благодаря которым его применение в шахте возможно как в качестве ручного прибора, так и в качестве стационарного. Используемые акустические колебания ультразвуковой частоты вызывают эффект самоочистки от угольной пыли, что делает прибор гораздо более стойким к шахтным условиям эксплуатации. Поскольку прибор не содержит движущихся и вращающихся частей, он практически не накапливает погрешность с течением времени.
Несмотря на чрезвычайно малый дрейф погрешности во времени, акустические приборы, тем не менее, нуждаются в первичной поверке по причине технологического разброса параметров деталей при изготовлении.
Необходимость подачи расчетного количества воздуха с учетом категории шахты по газу и пыли, быстрое возрастание погрешности шахтных анемометров, отсутствие средств поверки на местах эксплуатации приборов делает тему диссертационной работы актуальной.
Целью работы являлось получение закономерностей, описывающих поведение потока в аэрометрической установке и поверяемом анемометре для совершенствования процесса проектирования аэрометрических установок и методик поверки анемометров, обеспечивающих достоверную оценку воздухораспределения в горных выработках.
Идея работы состоит в том, что совершенствование процесса проектирования аэрометрических установок и методик поверки анемометров на них основывается на моделировании потока внутри установок и анемометров методом конечных элементов.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
-
Зависимость относительного объема зоны равных скоростей в рабочей зоне аэрометрической установки от геометрических параметров рабочей зоны, представляет собой близкую к линейной функцию двух переменных, учет которой позволяет определить и уточнить геометрию рабочей зоны и допустимые отклонения позиционирования поверяемого анемометра в ней, что позволяет повысить качество поверочных работ, и как следствие, точность измерения скорости воздуха в горных выработках.
-
Для выбранной геометрии рабочей зоны протяженность зоны равных скоростей, в пределах которой возможна установка поверяемого анемометра без увеличения погрешности измерений, составляет 29 сантиметров.
-
Зависимость времени завершения аэродинамического переходного процесса от регулируемой скорости потока имеет логарифмический характер, что можно использовать при автоматизации процесса поверки, исключающей влияние человеческого фактора на ее качество.
-
Зависимость аэродинамического сопротивления датчика (волновода – воздуховода) акустического анемометра от скорости потока имеет вид степенной функции, использование которой позволяет повысить точность его калибровки и достоверность показаний прибора, как при ручном контроле, так и системах мониторинга безопасности.
Научная новизна полученных результатов исследования состоит в следующем:
-
Разработан метод определения геометрии рабочей зоны аэрометрической установки, отличающийся тем, что учитывается влияние длины рабочей зоны и угла раскрытия потока на объем зоны равных скоростей в рабочей зоне.
-
Получена теоретическая оценка погрешности, возникающей из-за ограниченности размеров рабочей зоны аэрометрической установки, отличающаяся тем, что при моделировании учитывается распределение скоростей потока и давлений по всему объему аэрометрической установки, а не только в рабочей зоне.
-
Получена теоретическая оценка времени установления потока, отличающаяся тем, что учитывающая зависимость депрессии аэрометрической установки от скорости потока в ней, полученную в результате численного моделирования всего объема аэрометрической установки.
-
Получена зависимость, описывающая связь калибровочного коэффициента со скоростью потока через образцовый (датчик) акустический анемометр, отличающаяся тем, что учтен нелинейный характер аэродинамического сопротивления канала анемометра.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
подтверждаются: высокой сходимостью полученных теоретически и экспериментально тарировочных зависимостей акустических анемометров; высокой сходимостью полученных теоретически и экспериментально зависимостей скорости потока от времени при моделировании аэродинамических переходных процессов; высокой сходимостью полученных теоретически и экспериментально поверхностей эпюр скоростей в рабочей зоне; положительными результатами аттестации аэрометрической установки в НПО «ВНИИМ им. Менделеева».
Личный вклад автора заключается в следующем: осуществлена подготовка и проведение лабораторных испытаний; обобщены и обработаны полученные результаты; установлены аналитические зависимости динамических и градуировочных характеристик аэрометрической установки; получена теоретическая оценка погрешности, возникающей из-за ограниченности размеров рабочей зоны аэрометрической установки; разработан метод совершенствования рабочей зоны аэрометрической установки; получена теоретическая оценка времени установления потока, отличающаяся тем, что учитывается зависимость депрессии аэрометрической установки от скорости потока в ней, полученная в результате численного моделирования всего объема аэрометрической установки; сформулированы выводы, научные положения и практические рекомендации.
Практическое значимость работы заключается в том, что установленные закономерности позволяют проектировать аэрометрические установки, имеющие улучшенные характеристики, по сравнению с существующими, а также более совершенные методы поверки акустических анемометров. Разработанные пакеты программ для аэрометрической установки позволяют автоматизировать процесс поверки и калибровки.
Реализация работы. В процессе исследований был создан опытный образец аэрометрической установки нового типа, создана методика поверки анемометров при помощи данной установки, а также программное обеспечения для автоматизации данной операции. Работы выполнены в рамках госбюджетной НИОКР в Московском Государственном Горном Университете.
Апробация работы. Научные положения и практические разра
ботки диссертации докладывались на научных семинарах «Приборы и
системы безопасности» («Неделя горняка» МГГУ 2012 г, 2013 г,
2014 г), кафедре Аэрологии, охраны труда и окружающей среды Туль
ского государственного университета, кафедре геотехнологий
и строительства подземных сооружений Тульского государственного
университета.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 6 - в научных изданиях, рекомендованных ВАК Мино-брнауки России, 1 патент.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы (77 наименований), 1 приложения, содержит 94 рисунка, 118 страниц.
Обзор возможностей системы «Гранч МИС»
Представляет собой прямоточную аэродинамическую трубу с открытой рабочей зоной (рисунок 1.6). В качестве электропривода использован асинхронный электродвигатель, в качестве образцового средства измерения – термоанемометр производства «Практик-НЦ». Максимальная задаваемая скорость – 30 м/с. Размещение образцового анемометра осуществляется в рабочей зоне на расстоянии приблизительно 3-5 сантиметров от выхода сопла. Отсутствует возможность автоматизации измерений.
Конструкция аэродинамической установки не позволяет создать протяженную зону равных скоростей, что создает проблемы при поверке анемометров, имеющих протяженный по длине датчик (например, акустических). В конструк 17 ции также не предусмотрена возможность точного позиционирования как образцового, так и поверяемого анемометра, что увеличивает возможную погрешность от позиционирования приборов. Помимо этого, длина успокоительной камеры недостаточна для создания равномерного потока и разрушения турбулентных вихрей.
Представляет собой прямоточную аэродинамическую трубу с открытой рабочей областью. В качестве электропривода применены асинхронные электроприводы. В конструкции использовано два последовательно соединенных вентилятора, один из которых включается напрямую в электросеть, а второй может регулироваться частотным преобразователем. Регулируемый вентилятор обеспечивает максимальную скорость 20 м/с, два включенных вентилятора – 25 м/с.
Величина скорости воздушного потока может определяться двумя способами: по значениям перепада давлений на измерительном сопле и по показаниям эталонного анемометра, входящего в состав стенда. Отсутствует возможность автоматизации измерений.
Помимо недостатков, присущих предыдущей конструкции, имеет пониженную энергоэффективность за счет использования двух вентиляторов и малый запас по скорости.
Представляет собой прямоточную аэродинамическую трубу с закрытой рабочей зоной (рисунок 1.8). В качестве привода вентилятора используется коллекторный электродвигатель. В составе установки содержится образцовый акустический анемометр. Максимальная задаваемая скорость потока – 25 м/с.
Коллекторный электропривод имеет меньшую стабильность оборотов и высокий порог трогания. Последнее вынуждает использовать в конструкции за 19 слонки для задания малых скоростей. Закрытая рабочая зона менее удобна в работе и вынуждает использовать адаптеры для размещения различных типов анемометров. Малый диаметр поверочной камеры вынуждает вводить поправочные коэффициенты анемометров различных типов. Возможность автоматизации измерений отсутствует.
Зачастую, на шахтах отсутствуют качественные (или вообще какие бы то ни было) образцовые средств в местах эксплуатации анемометров, поэтому анемометрические средства в настоящее время контролируются и поверяются в основном бассейновыми отделениями Госстандарта России и НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» (Санкт-Петербург). Удаленность этих организаций от горнодобывающих предприятий приводит к тому, что на практике качество метрологического обеспечения оставляет желать лучшего.
В тоже время требования, предъявляемые к качеству современного анемометрического контроля постоянно растут. В связи с этим назрела необходимость в создании метрологического обеспечения, размещаемого в непосредственной близости от мест эксплуатации анемометров. Реализация современных технических систем немыслима без моделирования. Для создания качественной системы с предсказуемыми характеристиками используются различные виды моделирования – геометрическое, схемотехническое, моделирование методом конечных элементов и т.д. Именно последний вариант моделирования используется для анализа сложных систем, не поддающихся аналитическому описанию. К таким системам, безусловно, относится и аэродинамические трубы. Поведение потока в них носит столь сложный характер (особенно в турбулентном режиме), что его невозможно описать аналитическими уравнениями с приемлемой точностью.
Моделирование позволяет спрогнозировать характеристики еще не построенной системы, усовершенствовать их, оптимизировать параметры еще до реализации. В данном случае представляется целесообразным решить задачу совершенствования формы аэродинамического канала и размеров установки, место размещения эталонного анемометра с целью получения достоверных данных, а также провести моделирование эпюры скоростей в рабочей области с целью выявления ее формы и оптимального места размещения поверяемого анемометра и анализ искажений, вносимых анемометром в поток. Также имеет смысл проверка стабильности параметров при изменении условий окружающей среды (температуры, давления, влажности), то есть, по сути, дополнительной погрешности установки.
Выбор программного инструмента для решения задачи моделирования аэрометрической установки
Для моделирования был выбран пакет Flow Simulation, входящий в состав пакета твердотельного моделирования Solid Works. Данная программа была выбрана по причине дружественного графического интерфейса и тесной интеграции с программным пакетом Solid Works - мощной средой трехмерного твердотельного моделирования, позволяющей с легкостью реализовать трехмерную модель аэрометрической установки. Многие другие пакеты требуют внешней программы для создания геометрии объекта и генерации сетки, что сильно усложняет их использование. В тоже время, Flow Simulation является весьма мощным пакетом, содержащим все необходимые возможности для решения поставленной задачи.
Генерация сетки представляет собой отдельную ветвь науки о численном моделировании газодинамических потоков. Наиболее простой вид сетки с точки зрения генерации и с точки зрения производительности вычислений - это регулярная сетка. Так, слишком грубая регулярная сетка не позволит исследовать тонкие особенности потока, а то и попросту проигнорирует их. Слишком мелкая регулярная сетка позволяет создать подробную модель, однако для вычислений с такой сеткой зачастую недостаточно возможностей персонального компьютера (причем, проблема здесь не только в длительности вычислений, а в первую очередь, в размере оперативной памяти - такое количество данных в ней просто не помещается и для вычислений необходим суперкомпьютер).
Очевидно, что выход из этой ситуации заключается в генерации адаптивной сетки, более разреженной в тех местах, где поток меняется слабо и более густой в наиболее интересных местах (например, в точках установки анемометров).
Автоматическая генерация нерегулярной сетки происходит таким образом, чтобы выполнить вычисления в обозримый период времени с приемлемым качеством, поэтому во многих простых случаях ее вполне достаточно. Однако наибольшие трудности с точки зрения генерации сетки представляет ситуация, когда в одной модели соседствуют очень крупные и очень мелкие элементы. Яркий пример такой модели как раз и представляет собой аэрометрическая установка с размещенными в ней эталонным и поверяемым анемометрами. Размеры установки и анемометра отличаются более чем на порядок, поэтому процесс генерации сетки необходимо контролировать вручную. Для решения данной проблемы в пакете Solid Works существует инструмент Local Initial Mesh.
Данный инструмент позволяет добавлять дополнительно размельченную сетку в наиболее интересные с точки зрения поведения потока места и отдельно настраивать параметры ее размельчения.
При выборе размеров рабочей зоны необходимо руководствоваться критериями минимальной площади рабочей зоны в сравнении с габаритами датчика (площадь датчика должна составлять не более 3 % … 5 % от площади рабочей зоны [62]), достаточностью размеров зоны равных скоростей и разумными общими габаритами установки. Таким образом, диаметр рабочей зоны можно определить сразу же, на основе рекомендаций, приведенных в [62]. Расчеты показывают, что минимально необходимый диаметр рабочей зоны составляет 17,44 см. Округляя в большую сторону до ближайшего диаметра имеющихся в продаже воздуховодов, получаем 20 см.
Для наилучшего выбора остальных геометрических размеров применим методы планирования эксперимента.
Самый сложный вопрос заключается в выборе параметра, однозначно характеризующего качество рабочей зоны с точки зрения метрологии отношение объема зоны равных скоростей к общему объему рабочей зоны. Наиболее очевидным кажется выбор в качестве параметра степень искривления эпюры скоростей в рабочей зоне, например корень из суммы отклонений величины скорости от среднего ее значения (СКО). Одно при таком выборе возникает множество вопросов: - в каком месте рабочей зоны брать эту эпюру; - брать ли только горизонтальную эпюру или только вертикальную, или же использовать двумерную эпюру, каковой она является в действительности; - если брать эпюры в различных областях рабочей зоны, то с какой частотой располагать их в продольном направлении и какую методику их усреднения использовать.
Наиболее очевидным ответом на первый вопрос кажется расположение эпюры в центре, однако, в этом случае мы сознательно игнорируем остальную часть рабочей области и не имеем права говорить об оценке рабочей области в целом, а лишь об оценке одной ее части.
Второй вопрос возникает по причине того, что горизонтальные и вертикальные линейные эпюры в реальных аэродинамических трубах нередко отличаются, следовательно, нельзя оценивать область лишь по одной из них. Если же использовать обе, то возникает вопрос о методике их осреднения. Использование двумерной эпюры лишено указанного недостатка, однако двумерные эпюры гораздо сложнее и в получении и в обработке.
Наконец, третий вопрос также неизбежно возникает при попытке характеризовать весь объем рабочей зоны. Анализ описанных вопросов и возможностей вывода информации в программе SolidWorks Flow Simulation привел к введению такого параметра, как объем зоны равных скоростей. Похожие параметры нередко используется при поверке аэрометрических установок с открытой рабочей зоной [11]. Однако до сих пор данный параметр определялся экспериментально, к тому же речь шла обычно о приблизительных размерах зоны равных скоростей, а не об ее объеме. Ниже предлагается методика получения данного параметра на основе результатов моделирования потока в SolidWorks Flow Simulations, которая позволяет разработать технологию совершенствования геометрии рабочей зоны.
Выбор частотного преобразователя для аэрометрической установки
Одним из важнейших показателей качества аэрометрической установки является стабильность и точность задания потока, от которой напрямую зависят метрологические характеристики установки. В свою очередь, стабильность и точность задания потока зависит от стабильности и точности задания оборотов двигателя вентилятора, которая, в свою очередь, зависит от параметров самого двигателя и качества управления им.
Классический управляемый электропривод, на котором создавались ранние модели аэродинамических труб, строился на основе коллекторного электропривода с тиристорным управлением [43, 44, 45, 46, 47, 48, 61]. Такой подход объяснялся тем, что на момент разработки этих установок это была практически единственная эффективная технология управления электроприводом такой мощности.
Другие существовавшие на тот момент технологии либо имели ограниченный диапазон применения, либо были слишком дороги и громоздки для применения в компактной аэрометрической установке.
Существенный недостаток тиристоров в том, что они не позволяют обеспечить полное управление сигналом на постоянном токе, и применить широтно-импульсную модуляцию для формирования сигнала произвольной формы. Тиристорами возможно обеспечить лишь управляемое включение, выключение же происходит в момент в момент перехода напряжения переменного тока через ноль. Таким образом, тиристоры идеально подходят для создания «управляемого выпрямителя», каким и является система фазового управления коллекторным двигателем.
Такая система, однако, имеет ограниченную точность управления, отчасти за счет самого метода (форма синусоидального напряжения в сети неидеальна, может «плавать» со временем) так и за счет применяемого типа двигателя. Высо 63 кое трение между щетками и коллектором определяет такие характеристики двигателя, как высокий порог трогания и относительно низкую стабильность оборотов.
Порог трогания это очень важная характеристика, так как она определяет, в конечном счете, конструкцию установки и технологию управления скоростью в ней. Высокий порог трогания не позволяет напрямую получить малые скорости потока, что вынуждает усложнять конструкцию и метод управления потоком, добавляя в нее элементы управляемых утечек. Такое усложнение также негативно сказывается на стабильности точности задания потока в установке.
Технический прогресс в области силой электроники, а также микроэлектроники предопределил создание таких устройств, как частотные преобразователи. Элементной базой силовой части этих систем служат полностью управляемые ключи, такие как MOSFET и IGBT транзисторы, а при больших мощностях и GTO тиристоры. Эти элементы полностью управляемы на постоянном токе и позволяют сформировать при помощи широтно-импульсной модуляции управляющие сигналы любой формы, как постоянного так и переменного тока. Последнее особенно ценно для управления асинхронными двигателями переменного тока, как однофазными, так и трехфазными.
В свою очередь, прогресс в микроэлектронике позволил осуществлять моделирование электродвигателя в процессоре частотного преобразователя в реальном времени, что позволяет вычислить не измеряемые напрямую параметры (такие как момент на валу и др.) и программно реализовать различные сложные схемы управления (ПИД регулятор, подхват на лету и т.д.), а также программно реа-лизовывать обратную связь по частоте вращения.
Значительным преимуществом асинхронных коллекторных электродвигателей с короткозамкнутым ротором является отсутствие дополнительного трения (кроме трения в подшипниках), что определяет такие характеристики двигателя, как низкий порог трогания и высокая стабильность оборотов. Это позволяет создавать малые скорости потока без дополнительных устройств, только за счет регулировки оборотов двигателя. 2.11 Моделирование поля скоростей в канале АУ
Зная примерную геометрию установки и используя подход, описанный в разделе 2.3.5 можно применить вычислительную газодинамику для исследования потоков и погрешностей проектируемой установки. В первую очередь интерес представляет рабочая зона установки с размещенным в ней анемометром и область размещения образцового анемометра.
Разработка модуля соединения с аэрометрической установкой, поверяемым анемометром и эталоном.
Далее устанавливается значение скорости воздушного потока. В автоматическом режиме загружается или создается список скоростей, на которых будет осуществляться снятие показаний; в ручном режиме для задания скорости используются средства пользовательского интерфейса. При установлении заданного значения скорости производится снятие показаний с поверяемого анемометра и с эталонного прибора. При этом производится автоматическое осреднение показаний за малый промежуток времени и возможно осреднение показаний по большему количеству измерений в ручном режиме.
Если ведется запись, то, при завершении вычисления среднего значения скорости на данной ступени, оно записывается в файл и фиксируется на графике поверки, передается команда на установление следующего значения скорости потока.
По завершении прохождения всех значений скорости потока, требуемых для проведения поверки, производится анализ полученных результатов и устанавливается, соответствуют показания поверяемого анемометра эталонным с учетом допустимой полосы погрешности или нет.
Если показания поверяемого анемометра выходят за пределы допустимых значений, запускается процесс калибровки прибора. В процессе калибровки строится график, отражающий отношение показаний эталона к показаниям анемометра, рассчитываются поправочные коэффициенты, составляются уравнения для программирования прибора. После завершения процессов поверки и калибровки уравнения, содержащие поправочные коэффициенты, записываются в файл с указанием идентификационного номера анемометра и датой его поверки.
Назначение модуля: задание параметров и осуществление соединения с вентилятором, поверяемым анемометром и эталонным прибором.
В соответствующих выпадающих списках пользователем выбираются порты, к которым подключены устройства, и значения скорости передачи данных по этим портам. Когда соединение с каким-либо устройством установлено, красный индикатор, соответствующий этому устройству, меняет цвет на зеленый, а соответствующая кнопка установления соединения меняет картинку и начинает служить для разрыва соединения с данным устройством и закрытием соответствующего порта. Кнопка «Подключить все» посылает запросы на соединение со всеми устройствами. Также в данном блоке расположена кнопка «Обнуление», которая позволяет послать команду на обнуление показаний анемометра и эталона.
При нажатии на кнопку соединения, программа проверяет, открыт ли порт и установлено ли по нему соединение. Если да, то программа обрывает данное соединение, закрывает порт и устанавливает флаг соединения для данного устройства в «offline», если же соединений по данному порту не было, программа открывает порт и отправляет устройству запрос на установление соединения.
При соединении с контроллером вентилятора отправляется «пакет активности» и при получении ответа флаг соединения с аэрометрической установкой устанавливается в «online». Контроллер устроен таким образом, что если в течение 30 секунд он не получает «пакет активности», то он отключает двигатель и переводит его в режим ожидания. Для поддержания постоянного соединения, включается таймер, по которому происходит отправка контроллеру так называемого «пакета активности».
Назначение блока: установление значений скорости воздушного потока в ручном и автоматическом режимах работы.
В автоматическом режиме скорость задается списком частот оборотов вентилятора, загружаемым из файла или составленным вручную. Опция «Допол 96 нить» используется для создания симметричного списка для поверки в обратном направлении.
При управлении скоростью воздушного потока в ручном режиме возможно задание напрямую частоты оборотов вентилятора. При задании скорости используется файл поправки, в котором содержатся коэффициенты для преобразования пары значений «скорость — частота». Коэффициенты были подобраны экспериментально.
Плавное регулирование частоты оборотов вентилятора можно производить с помощью ползунка. Максимальное значение частоты — 54 Гц, что соответствует скорости 30,7 м/с.
Назначение модуля: отображение мгновенных и средних значений скоростей, измеряемых анемометром и эталонным прибором; осреднение показаний приборов в ручном режиме измерений. В поле «Мгновенная скорость» показываются текущие показания поверяемого анемометра и эталонного прибора, которые также отображаются на графике в реальном времени. На графике показания анемометра отображаются линией синего цвета, показания эталона — линией зеленого цвета, скорость, задаваемая вентилятором — линией красного цвета.
Поле «Осреднение показаний прибора» предназначено для использования в ручном режиме. При нажатии на кнопку начинается процесс накопления теку 97 щих значений скорости; на дисплей выводится значение скорости (V ), вычисляемое как среднее арифметическое за время, в течение которого проводится осреднение.
В поле «Средняя скорость» отображается среднее значение скорости за указанный временной промежуток. В соответствии с указанным временным ин 98 тервалом (tm) создается буфер (vv) на необходимое количество измерений, в который записываются мгновенные значения скорости (v). По сумме значений (sv), находящихся в буфере, деленной на количество элементов, рассчитывается среднее значение (v0) и выводится на дисплей.