Датчик аэрометрических давлений

Устройство относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для измерения высоты и скорости полета воздушных судов на основании использования аэрометрического метода. Устройство содержит корпус с двумя отверстиями, две основные мембраны, герметично по периметру прикрепленные к корпусу и образующие зазор путем разнесения по высоте, причем отверстия, сообщающиеся с измеряемой средой, размещены выше и ниже зазора, закрепленные на стойке источник излучения и, кроме того, верхнюю и нижнюю шторки с прорезями. Устройство также содержит две фотоприемные линейки, при этом в геометрических центрах верхней и нижней основных мембран содержатся отверстия, которые с внешних сторон мембран по отношению к зазору перекрыты дополнительными верхней и нижней мембранами, герметично по периметру прикрепленными к внешним сторонам основных мембран, при этом фотоприемные линейки прикреплены соответственно к верхней и нижней дополнительным мембранам и обращены к прорезям верхней и нижней шторок. Технический результат - повышение чувствительности и точности измерения давления и по высоте, и по скорости полета воздушного судна. 1 ил.

 

Изобретение относится к контрольно - измерительной технике и может быть применено для измерения высоты и скорости полета воздушных судов на основании использования аэрометрического метода.

В распространенных в настоящее время частотных преобразователях давления (Авиационные приборы и пилотажно-навигационные комплексы: учеб. пособие. В 2 ч. / сост.Е.В. Антонец, В.И. Смирнов, Г.А. Федосеева. -Ч. 1. - Ульяновск: УВАУ ГА, 2007. - 119 с. ) изменение измеряемого давления (или разности давлений) вызывает изменение частоты колебаний чувствительного элемента (ЧЭ), в качестве которых используются натянутая струна, тонкостенный цилиндрический резонатор и тому подобные элементы. Изменение частоты колебаний ЧЭ приводит к изменению частоты выходного сигнала преобразователя. Частотные преобразователи обладают преимуществом перед электромеханическими преобразователями давления, потому что частота сигнала практически не изменяется при его усилении и передаче по линиям связи от преобразователя к потребителям или соответствующим указателям. Данные устройства конструктивно выполнены в виде генераторных датчиков давления типа ДДГ, которые, в частности, используются в цифровых системах воздушных сигналов, предназначенных для измерения высотно-скоростных параметров полета самолета и выдачи результатов измерения потребителям.

Известен барометрический высотомер (Патент РФ №1426187 Кл.G01C 5/00; G01C 5/06, 10.06.2005 г. ), содержащий последовательно соединенные преобразователь давления в частоту импульсов тока, формирователь интервала счета, двоичный многоразрядный счетчик с входами предварительной установки и выходной регистр, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя интервала счета, генератор опорной частоты и схему. И, первый и второй входы которой соединены соответственно с выходами генератора опорной частоты и формирователя интервала счета.

Существенными недостатками частотных преобразователей давления являются: высокая зависимость от стабильности частоты питающего напряжения и чувствительность к механическим вибрациям; появление температурных погрешностей датчика и относительно большие энергетические затраты, вызванные наличием специального электромагнитного возбудителя колебаний; постоянный уход метрологических характеристик упругого элемента, определяемый большим числом колебаний.

Известно также устройство для измерения барометрических вертикальной скорости и высоты полета (Патент РФ №1292447 Кл. G01P 3/489, 10.06.2005 г. ), содержащее барометрический высотомер, подключенный выходом к первому входу первого вычитателя непосредственно и ко второму входу первого вычитателя через последовательно соединенные первый, второй и третий элементы задержки, второй вычитатель, подсоединенный первым входом к выходу первого элемента задержки, вторым входом к выходу второго элемента задержки и выходом к первому входу первого сумматора, соединенного вторым входом с выходом первого вычитателя, и выходные шины.

Данное устройство обладает, по сравнению с предыдущим, более высокой точностью измерений за счет уменьшения динамической и флуктуационной погрешностей, однако ему также присущи все вышеперечисленные недостатки частотных преобразователей давления.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание датчика аэрометрических давлений.

Технический результат - повышение чувствительности и точности измерения давления и по высоте, и по скорости полета воздушного судна.

Указанный технический результат достигается с тем, что в устройство, содержащее корпус с двумя отверстиями, две основные мембраны, герметично по периметру прикрепленные к корпусу и образующие зазор путем разнесения по высоте, причем отверстия, сообщающиеся с измеряемой средой, размещены выше и ниже зазора, закрепленные на стойке источник излучения и, кроме того, верхнюю и нижнюю шторки с прорезями, а также две фотоприемные линейки, причем в геометрических центрах верхней и нижней основных мембран содержатся отверстия, которые с внешних сторон мембран, по отношению к зазору, перекрыты дополнительными верхней и нижней мембранами, герметично по периметру прикрепленными к внешним сторонам основных мембран, при этом фотоприемные линейки прикреплены соответственно к верхней и нижней дополнительным мембранам и обращены к прорезям верхней и нижней шторок.

Сущность изобретения поясняется схемой устройства представленного на чертеже. Устройство содержит корпус 1 с двумя отверстиями, соответственно для измерения статического (Рст) и полного (Рполн) давлений, внутри которого размещены верхняя и нижняя основные мембраны 2 и 3. Основные мембраны 2 и 3 разнесены по высоте, образуя зазор, из которого выкачан воздух, и герметично по периметру прикреплены к корпусу. Отверстия для измерения статического и полного давлений размещены выше и ниже зазора. В геометрических центрах мембран 2 и 3 выполнены отверстия, которые с внешних сторон мембран, по отношению к зазору, перекрываются дополнительными верхней 4 и нижней 5 мембранами, герметично по периметру прикрепленными к внешним сторонам основных мембран и имеющих кольцевые упоры 6. Дополнительные мембраны 4 и 5 имеют меньшую, по сравнению с основными 2 и 3, жесткость, а, следовательно, большую чувствительность. Внутри безвоздушного зазора к стойке 7 прикреплены источник излучения 8, а также верхняя и нижняя шторки 9 с прорезями 10. Две фотоприемные линейки 11 крепятся к верхней 4 и нижней 5 дополнительным мембранам и обращены к прорезям 10 верхней и нижней шторок 9.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В исходном состоянии основные мембраны 2 и 3 и дополнительные мембраны 4 и 5 упругих чувствительных элементов занимают определенное положение. Оптическая энергия от источника излучения 8 через прорези 10 шторок 9 попадает в виде оптических пятен на фотоприемные линейки 11.

В фотоприемных линейках 11 отдельные фоточувствительные элементы (пиксели) расположены вдоль одной координаты. Принцип работы данных устройств заключается в формировании внутри каждого пикселя электрического сигнала, пропорционального поглощенной им оптической энергии. Достигается это благодаря фоточувствительному р-n переходу (как и в обычном фотодиоде), через который происходит разряд конденсатора фотоприемного элемента. Чем больше будет оптическая мощность, попадающая на пиксель, тем больше будет ток фотодиода и, следовательно, тем быстрее будет разряжаться конденсатор. В конце цикла измерения происходит считывание остаточного заряда конденсаторов пикселей.

При изменении статического (Рст) и (или) полного (Рполн) давлений мембраны 2, 3, 4 и 5 упругих чувствительных элементов деформируются, при этом фотоприемные линейки 11, прикрепленные к верхней 4 и нижней 5 дополнительных мембран, смещаются, вызывая перемещения на них оптических пятен от источника излучения 8 через прорези 10 шторок.

Дополнительные мембраны 4 и 5, имеющие большую чувствительность, начинают смещаться уже при давлениях, которые не воспринимаются основными мембранами 2 и 3, а последние начнут интенсивно смещаться лишь после того как кольцевые упоры 6 дополнительных мембран 4 и 5 упрутся во внешние поверхности основных мембран 2 и 3. При последовательном опросе пикселей на выходе фотоприемных многоэлементных устройств будет формироваться электрический сигнал, у которого изменение амплитуды во времени отображает распределение оптической мощности в пространстве фотоприемного устройства. Иными словами, на выходе фотоприемных устройств будут формироваться цифровые сигналы пропорциональные соответственно статическому и полному давлениям.

Предлагаемое устройство обладая всеми достоинствами прототипа, позволяет значительно повысить точность измерения нелинейно изменяющегося давления (статического и полного), а так же чувствительность датчиков давления на первоначальном этапе измерения.

Для расчета аэрометрических параметров: относительной барометрической высоты, приборной скорости, истинной воздушной скорости, вертикальной скорости, отклонения от заданной высоты и числа Маха - в вычислитель непрерывно должна поступать следующая информация: Рст - статическое давление, Рполн - полное давление, Ро -давление, относительно которого измеряется высота (выставляется вручную), Тт - температура заторможенного набегающего воздушного потока. Очевидно, что предлагаемый датчик давления совместно с датчиком температуры, позволяет определить все перечисленные аэрометрические параметры.

Датчик аэрометрических давлений, содержащий корпус с двумя отверстиями, две основные мембраны, герметично по периметру прикрепленные к корпусу и образующие зазор путем разнесения по высоте, причем отверстия, сообщающиеся с измеряемой средой, размещены выше и ниже зазора, закрепленные на стойке источник излучения и, кроме того, верхнюю и нижнюю шторки с прорезями, а также две фотоприемные линейки, отличающийся тем, что в геометрических центрах верхней и нижней основных мембран содержатся отверстия, которые с внешних сторон мембран по отношению к зазору перекрыты дополнительными верхней и нижней мембранами, герметично по периметру прикрепленными к внешним сторонам основных мембран, при этом фотоприемные линейки прикреплены соответственно к верхней и нижней дополнительным мембранам и обращены к прорезям верхней и нижней шторок.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам и устройствам, используемым для расчета пропускной способности проектируемых гидравлических трактов транспортных и дозирующих систем в химической, нефтехимической, авиационной, текстильной, лакокрасочной и других отраслях промышленности, в частности узлов транспортирования клеевых составов в сборочных производствах с клеевыми соединениями.

Изобретение относится к области контактных измерений параметров высокотемпературных газов, в частности к средствам измерения температуры газа и распределения ее значений в полостях высокотемпературных элементов газотурбинных двигателей, и может быть применено для экспериментальных исследований рабочего процесса силовых установок при проведении аэродинамических испытаний.

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики и предназначено для определения аэродинамических характеристик модели самолетов, ракет и др. в трансзвуковых аэродинамических трубах.

Изобретение относится к области аэромеханических измерений и может быть использовано для измерения компонентов векторов аэродинамической силы и момента, действующих на модели воздушных винтов самолетов, несущих винтов вертолетов и гребных винтов судов, испытываемых в аэродинамических трубах, бассейнах и в гидроканалах.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при проверке прочности оболочек антенных обтекателей из хрупких материалов, преимущественно керамических, при статических испытаниях.

Изобретение относится к устройствам для проведения аэродинамических испытаний. В аквааэродинамической трубе испытания проводятся путем погружения испытуемого объекта в водную среду.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для аэродинамических испытаний, и может быть использовано в авиастроении. Стенд включает динамометрическую платформу, предназначенную для закрепления объекта, установленную посредством по меньшей мере четырех пластин переменной жесткости на неподвижную опорную платформу с возможностью перемещения динамометрической платформы по трем ортогональным осям, причем каждая пластина выполнена с гибким участком, сопряженным с жесткими участками, и снабжена элементом измерения нагрузки, и отличается тем, что содержит датчик, регистрирующий продольные перемещения динамометрической платформы и предназначенный для измерения продольной нагрузки, а элемент измерения нагрузки выполнен в виде двух пар одинаковых тензорезисторных датчиков, предназначенных для измерения вертикальных и поперечных нагрузок, установленных на хотя бы одном гибком участке каждой пластины на одном уровне относительно неподвижной опорной платформы, датчики каждой пары установлены на противоположных широких сторонах пластины, причем вертикальные оси симметрии чувствительных элементов датчиков одной пары ориентированы вдоль вертикальной оси симметрии широкой стороны пластины, а вертикальные оси симметрии чувствительных элементов датчиков другой пары параллельны ей, датчики подключены в одно плечо отдельных измерительных мостов, причем датчики каждой пары подключены последовательно.

Изобретение относится к способу управления приемниками воздушных давлений (ПВД). Для управления ПВД выявляют неисправный ПВД путем измерения полного и статического давлений основного и резервного ПВД, определяют модули разности полного и статического давлений соответственно для основного и резервного ПВД, сравнивают их с заданными пороговыми значениями и выдают сигнал оповещения летчику об отказе при превышении пороговых значений.

Изобретение относится к области стендовой доработки летательных аппаратов. Способ испытания высокоскоростного летательного аппарата на силоизмерительной платформе под заданным углом атаки в испытательной камере, где создают разряжение, продувают испытательную камеру рабочей средой с протоком через отключенный двигатель летательного аппарата.

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике. Устройство содержит модель объекта, установленную на хвостовой державке, закрепленной в стойке аэродинамической трубы, и измерительное весовое устройство, соединяющее державку с испытываемой моделью.

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложены предназначенная для соединения одноразового контейнера с прибором для измерения давления полимерная система, способ передачи давления биореактора прибору для измерения давления и измерительная система для жидкости.

Изобретение относится к технике измерения давления, а именно к устройствам, служащим для измерения циклически меняющегося давления высокотемпературного газа, например, в газовых трактах.

Передающий датчик давления технологической текучей среды имеет удаленный датчик (204) давления. Передающий датчик включает в себя корпус (104) под электронику и коммуникатор (300) контура, расположенный в корпусе (104) под электронику и конфигурируемый, чтобы передавать данные в соответствии с протоколом связи процесса.

Заявленный способ относится к технологии изготовления многослойных пленочных контактных датчиков порогового давления и может быть использован при изготовлении многослойных контактных датчиков порогового давления, закрепляемых на поверхности измеряемых объектов.

Настоящее раскрытие относится к обнаружению давления, а именно к системам и способам измерения давления жидкости внутри одноразового набора для внутривенного вливания, соединенного с насосом для подачи жидкости.

Изобретение относится к средствам измерения давления и может быть использовано в условиях воздействия высоких давлений и контакта с агрессивными средами. Сущность: корпус датчика выполнен из трех частей: нижней (1), верхней (2) и средней (3).

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к интегральным преобразователям давления. .

Изобретение относится к технологии изготовления пленочных датчиков порогового давления и направлено на улучшение показателей надежности средств контрольно-измерительной техники, работающей в условиях высокоскоростных механических нагружений, и может быть использовано для изготовления контактных тонкопленочных датчиков, закрепляемых непосредственно на поверхности измеряемых объектов.

Изобретение относится к гидравлическому датчику давления. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к датчикам, обеспечивающим контроль давления в условиях воздействия высоких температур, вибрации и контакта с агрессивными средами, и затрагивает проблему закрепления мембраны в корпусе датчика.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к волоконно-оптическим средствам измерения вибраций, давления и/или объемного напряженного состояния.

Устройство относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для измерения высоты и скорости полета воздушных судов на основании использования аэрометрического метода. Устройство содержит корпус с двумя отверстиями, две основные мембраны, герметично по периметру прикрепленные к корпусу и образующие зазор путем разнесения по высоте, причем отверстия, сообщающиеся с измеряемой средой, размещены выше и ниже зазора, закрепленные на стойке источник излучения и, кроме того, верхнюю и нижнюю шторки с прорезями. Устройство также содержит две фотоприемные линейки, при этом в геометрических центрах верхней и нижней основных мембран содержатся отверстия, которые с внешних сторон мембран по отношению к зазору перекрыты дополнительными верхней и нижней мембранами, герметично по периметру прикрепленными к внешним сторонам основных мембран, при этом фотоприемные линейки прикреплены соответственно к верхней и нижней дополнительным мембранам и обращены к прорезям верхней и нижней шторок. Технический результат - повышение чувствительности и точности измерения давления и по высоте, и по скорости полета воздушного судна. 1 ил.

Наверх