FR2476322A1

FR2476322A1 - Vibration and acceleration insensitive anemometer - has hollow sphere supported by hollow shaft and strain gauges protected from wind to sense inclination and acceleration

Info

Publication number: FR2476322A1
Application number: FR8003344A
Authority: FR
Original assignee: GUENIOT XAVIER
Current assignee: GUENIOT XAVIER
Priority date: 1980-02-15
Filing date: 1980-02-15
Publication date: 1981-08-21
Also published as: FR2476322B1

Abstract

The instrument is rendered insensitive to acceleration independent of fluid movement by placing compensating strain gauges inside the spherical element support tube. The device comprises a hollow sphere attached to a base by a hollow tube. A shaft is located in the tube and is fixed to the base. Strain gauges, attached to the base of the tube, detect strain produced due to fluid. Other strain gauges, fixed to the base of the shaft, detect acceleration forces applied to the instrument and include inclination forces. The output from the gauges are used to determine wind speed and direction corrected for instrument inclination and acceleration.

Description

L'invention concerne un anémomètre, et notamment un tel appareil servant à mesurer la direction et la vitesse d'un fluide, dont les mesures sont insensibles aux contraintes dues aux mouvements de l'appareil, ou aux accélérations et vibrations auxquelles il peut être soumis. The invention relates to an anemometer, and in particular such an apparatus used to measure the direction and speed of a fluid, the measurements of which are insensitive to the stresses due to the movements of the apparatus, or to the accelerations and vibrations to which it may be subjected. .

Les anémomètres comportent généralement une partie sphérique exposée au fluide3 dont la vitesse est à mesurer, et reliée par une tige à un socle fixe. Les déplacements de cette partie sphérique par rapport au socle, sont mesurés par des jauges de contrainte fixées sur la base de la tige, lesdites jauges envoyant leurs signaux à un circuit de calcul qui élabore les indications de direction et de vitesse. Ces indications sont entachées d'erreur lorsque ces appareils sont déplacés, ou sont soumis à des accélérations ou des mouvements divers qui entrainent des déplacements de la partie sphérique par rapport au socle, indépendants de l'action due aux mouvements du fluide. Pour éviter cet inconvénient, certains anémomètres comportent un socle creux à l'intérieur duquel se prolonge la tige reliant la partie sphérique au socle.La partie prolongée de cette tige possède une masse telle que l'inertie de la partie intérieure du socle soit égale à celle de la partie extérieure exposée au fluide. La fixation de la tige sur le socle possède une élasticité suffisante pour rendre sensibles ses déformations aux jauges de contrainte fixées sur elle. On voit que cette disposition permet d'affranchir partiellement les mesures, des erreurs dues aux inclinaisons ou aux accélérations linéaires auxquelles serait soumis l'appareil. En effet, les parties intérieures et extérieures aux socles sont équilibrées et une inclinaison, ou une accélération linéaire, n'exerce aucune contrainte sur les jauges qui ne sont donc influencées dans ce cas que par les actions du fluide. Anemometers generally include a spherical part exposed to the fluid3, the speed of which is to be measured, and connected by a rod to a fixed base. The displacements of this spherical part relative to the base, are measured by strain gauges fixed on the base of the rod, said gauges sending their signals to a calculation circuit which elaborates the directions of direction and speed. These indications are vitiated by error when these devices are moved, or are subjected to various accelerations or movements which cause displacements of the spherical part relative to the base, independent of the action due to the movements of the fluid. To avoid this drawback, some anemometers have a hollow base inside which extends the rod connecting the spherical part to the base. The extended part of this rod has a mass such that the inertia of the internal part of the base is equal to that of the external part exposed to the fluid. The attachment of the rod to the base has sufficient elasticity to make its deformations sensitive to the strain gauges fixed on it. It can be seen that this arrangement makes it possible to partially free the measurements, of errors due to inclinations or to the linear accelerations to which the apparatus would be subjected. Indeed, the interior and exterior parts of the bases are balanced and an inclination, or a linear acceleration, exerts no constraint on the gauges which are therefore only influenced in this case by the actions of the fluid.

Un tel appareil comporte néanmoins des inconvénients :
- en cas d'inclinaison de l'appareil qui n'influence pas directe
ment les mesures, celles-ci concernent la composante de la
vitesse du fluide perpendiculaire à la tige. L'appareil ne mesure
pas l'inclinaison à laquelle il est soumis, et ne peut par con
séquent corriger ses indications de façon qu'elles concernent la
direction de la vitesse du fluide et non pas sa composante per
pendiculaire à la tige,
- en cas d'accélération de rotation (surtout sensible pour des
appareils placés sur des voiliers de petite dimension), les
mesures des jauges sont directement influencées par ces
accélérations,
- l'adjonction d'une partie symétrique équilibrant la sphère et sa
tige à l'intérieur du socle, augmente l'encombrement de l'appareil
qui est pratiquement doublé.Such an apparatus nevertheless has drawbacks:
- in case of tilting of the device which does not have a direct influence
measures, these relate to the component of the
fluid speed perpendicular to the rod. The device does not measure
not the inclination to which it is subjected, and cannot by con
correct his indications so that they concern the
direction of the fluid speed and not its component per
pendulum to the rod,
- in the event of acceleration of rotation (especially sensitive for
devices placed on small sailboats),
gauge measurements are directly influenced by these
accelerations,
- the addition of a symmetrical part balancing the sphere and its
rod inside the base, increases the size of the device
which is practically doubled.

Le but de l'invention est un anémomètre qui ne présente pas ces inconvénients. The object of the invention is an anemometer which does not have these drawbacks.

Selon l'invention, la tige reliant la partie sphérique au socle est creuse et constitue un tube à l'intérieur duquel est située une tige, elle-mAme fixée sur le socle, des jauges de contrainte étant fixées sur ladite tige placée à l'intérieur dudit tube, les signaux émis par lesdites jauges en réponse aux accélérations diverses appliquées à ladite tige étant envoyés au circuit de calcul pour étire utilisés dans l'élaboration de la vitesse et de la direction du vent, en même temps que les signaux émis par les jauges fixées sur le tube reliant la sphère au socle. According to the invention, the rod connecting the spherical part to the base is hollow and constitutes a tube inside which is located a rod, itself fixed on the base, strain gauges being fixed on said rod placed at the inside said tube, the signals emitted by said gauges in response to the various accelerations applied to said rod being sent to the calculation circuit for stretches used in the development of wind speed and direction, together with the signals emitted by the gauges fixed on the tube connecting the sphere to the base.

On donne ci-après un exemple de réalisation de l'invention avec une figure unique qui représente une coupe verticale schématique d'une partie de 7'anémomètre. An exemplary embodiment of the invention is given below with a single figure which represents a schematic vertical section of part of the anemometer.

Celle-ci comporte une sphère creuse 1 reliée à un socle 3 par un tube 2. Des jauges de contrainte 4 sont fixées à la base du tube 2. Une tige 7 placée à l'intérieur du tube 2 est également fixée sur le socle 3. This comprises a hollow sphere 1 connected to a base 3 by a tube 2. Strain gauges 4 are fixed to the base of the tube 2. A rod 7 placed inside the tube 2 is also fixed to the base 3 .

Des jauges de contraintes 6 sont fixées à proximité de la base de la tige 7.Strain gauges 6 are fixed near the base of the rod 7.

Les signaux émis par les jauges 4 et 6 sont envoyés à un circuit électronique (non représenté), qui élabore d'une manière connue les directions et vitesses du vent en fonction des contraintes appliquées à la tige 7 et au tube 2.The signals emitted by the gauges 4 and 6 are sent to an electronic circuit (not shown), which elaborates in a known manner the directions and speeds of the wind as a function of the stresses applied to the rod 7 and to the tube 2.

Avec cette disposition, les jauges 6 donnent des signaux, qui sont fonction des contraintes produites sur la tige 7 par les diverses accélérations auxquelles est exposé l'anémomètre, à l'exclusion des contraintes produites par le vent sur la sphère 1 et le tube 2. Ces signaux viennent interférer dans le circuit électronique avec les signaux émis par les jauges 4 en fonction des contraintes produites sur le tube 2, à la fois par l'influence du vent sur la sphère 1 et par les diverses accélérations, de manière à annuler ces dernières. Le résultat était déja obtenu avec les anémomètres de l'art antérieur, ou une partie symétrique de la partie sphérique exposée au vent se trouvait l'abri de ce dernier à l'intérieur du socle. With this arrangement, the gauges 6 give signals, which are a function of the stresses produced on the rod 7 by the various accelerations to which the anemometer is exposed, excluding the stresses produced by the wind on the sphere 1 and the tube 2 These signals interfere in the electronic circuit with the signals emitted by the gauges 4 as a function of the stresses produced on the tube 2, both by the influence of the wind on the sphere 1 and by the various accelerations, so as to cancel these last. The result was already obtained with the anemometers of the prior art, or a symmetrical part of the spherical part exposed to the wind was sheltered from the latter inside the base.

Mais avec l'appareil selon l'invention, les signaux émis par les jauges 6 seront utilisés par le circuit électronique pour élaborer une mesure de l'inclinaison de l'appareil, de manière à corriger l'indication de vitesse du vent de la fonction trigonométrique correspondant à cette inclinaison. Les indications de vitesse du vent ne sont donc pas entachées de l'erreur d'inclinaison. But with the apparatus according to the invention, the signals emitted by the gauges 6 will be used by the electronic circuit to develop a measurement of the inclination of the apparatus, so as to correct the indication of wind speed of the function trigonometric corresponding to this inclination. Wind speed indications are therefore not affected by the inclination error.

De plus, on peut voir qu'avec le système décrit, le circuit électronique permet d'annuler les erreurs qui seraient dues à une accélération de rotation, celles-ci étant décelables par comparaison entre les signaux émis par les jauges 4 et 6, alors qu'avec la disposition à deux parties symétriques, les signaux produits par une telle accélération de rotation se confondaient avec ceux produits par l'influence du vent. In addition, we can see that with the system described, the electronic circuit makes it possible to cancel the errors which would be due to an acceleration of rotation, these being detectable by comparison between the signals emitted by the gauges 4 and 6, then that with the arrangement with two symmetrical parts, the signals produced by such an acceleration of rotation merged with those produced by the influence of the wind.

Ces accélérations de rotation sont particulièrement importantes sur les embarcations à voile de petite taille. These rotational accelerations are particularly important on small sailing boats.

La disparition des deux parties de l'anémomètre emportées l'une dans l'autre permet d'en diminuer considérablement l'encombrement. The disappearance of the two parts of the anemometer carried one inside the other makes it possible to considerably reduce its size.

Enfin le fait que l'appareil selon l'invention corrige automatiquement les erreurs dues à l'inclinaison, permet de s'affranchir de l'obligation de caler avec précision l'appareil après tout déplacement, ce qui le rend particulièrement apte à être mis en place rapidement ou fixé sur un bateau de petite taille. Finally, the fact that the device according to the invention automatically corrects the errors due to the inclination, makes it possible to dispense with the obligation to precisely wedge the device after any movement, which makes it particularly suitable for being put in place quickly or attached to a small boat.

Claims

Claim

An anemometer comprising a substantially spherical part connected by a rod to a fixed base, strain gauges being fixed on said rod and emitting signals in response to the deformations of said rod produced by the effects of wind speed on the spherical part, a calculation circuit processing said signals to develop the wind direction and speed, an anemometer characterized in that: the rod, connecting the spherical part to the base is hollow and constitutes a tube inside which is located a rod, it- even fixed on the base, strain gauges being fixed on said rod placed inside said tube, the signals emitted by said gauges in response to the various accelerations applied to said rod being sent to the calculation circuit for use in the development of the wind speed and direction at the same time as the signals emitted by the gauges fixed on the tube connecting the sphere to the base.