RU2015111359A - Конформный датчик скорости воздуха с микроэлектромеханической системой (mems) - Google Patents

Конформный датчик скорости воздуха с микроэлектромеханической системой (mems) Download PDF

Info

Publication number
RU2015111359A
RU2015111359A RU2015111359A RU2015111359A RU2015111359A RU 2015111359 A RU2015111359 A RU 2015111359A RU 2015111359 A RU2015111359 A RU 2015111359A RU 2015111359 A RU2015111359 A RU 2015111359A RU 2015111359 A RU2015111359 A RU 2015111359A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure sensor
flexible structure
signal
open air
air channel
Prior art date
Application number
RU2015111359A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2620876C2 (ru
Inventor
Гери А. РЭЙ
Original Assignee
Зе Боинг Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зе Боинг Компани filed Critical Зе Боинг Компани
Publication of RU2015111359A publication Critical patent/RU2015111359A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2620876C2 publication Critical patent/RU2620876C2/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/38—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction the pressure or differential pressure being measured by means of a movable element, e.g. diaphragm, piston, Bourdon tube or flexible capsule
    • G01F1/383—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction the pressure or differential pressure being measured by means of a movable element, e.g. diaphragm, piston, Bourdon tube or flexible capsule with electrical or electro-mechanical indication
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/14—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring differences of pressure in the fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
    • G01F1/36—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure the pressure or differential pressure being created by the use of flow constriction
    • G01F1/40—Details of construction of the flow constriction devices
    • G01F1/46—Pitot tubes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

1. Устройство, содержащее:гибкую конструкцию, имеющую внешнюю поверхность с первым сформированным в ней открытым каналом для воздуха, ипервый датчик давления, установленный в гибкой конструкции в положении с нижней стороны и сообщающийся по текучей среде с первым открытым каналом для воздуха.2. Устройство по п. 1, в котором гибкая конструкция содержит входное отверстие для отбора статического давления и камеру статического давления, сообщающуюся по текучей среде с указанных входным отверстием, причем первый датчик давления сообщается по текучей среде с камерой статического давления.3. Устройство по п. 1, в котором первый датчик давления представляет собой емкостной датчик дифференциального давления, содержащий микроэлектромеханическую систему, причем первый датчик давления дополнительно содержит деформируемую диафрагму-мембрану, имеющую сформированный на ней первый электрод, и подложку, имеющую сформированный на ней второй электрод, причем первый и второй электроды отделены друг от друга на расстояние, которое представляет собой функцию от отклонения деформируемой диафрагмы-мембраны.4. Устройство по п. 1, в котором первый открытый канал для воздуха содержит суженную часть, причем первый датчик давления расположен под суженной частью первого открытого канала для воздуха.5. Устройство по п. 1, в котором внешняя поверхность гибкой конструкции имеет второй сформированный в ней открытый канал для воздуха, а указанное устройство дополнительно содержит второй датчик давления, установленный в гибкой конструкции в положении с нижней стороны и сообщающийся по текучей среде со вторым открытым каналом для воздуха.6. Устройство по п. 5,

Claims (15)

1. Устройство, содержащее:
гибкую конструкцию, имеющую внешнюю поверхность с первым сформированным в ней открытым каналом для воздуха, и
первый датчик давления, установленный в гибкой конструкции в положении с нижней стороны и сообщающийся по текучей среде с первым открытым каналом для воздуха.
2. Устройство по п. 1, в котором гибкая конструкция содержит входное отверстие для отбора статического давления и камеру статического давления, сообщающуюся по текучей среде с указанных входным отверстием, причем первый датчик давления сообщается по текучей среде с камерой статического давления.
3. Устройство по п. 1, в котором первый датчик давления представляет собой емкостной датчик дифференциального давления, содержащий микроэлектромеханическую систему, причем первый датчик давления дополнительно содержит деформируемую диафрагму-мембрану, имеющую сформированный на ней первый электрод, и подложку, имеющую сформированный на ней второй электрод, причем первый и второй электроды отделены друг от друга на расстояние, которое представляет собой функцию от отклонения деформируемой диафрагмы-мембраны.
4. Устройство по п. 1, в котором первый открытый канал для воздуха содержит суженную часть, причем первый датчик давления расположен под суженной частью первого открытого канала для воздуха.
5. Устройство по п. 1, в котором внешняя поверхность гибкой конструкции имеет второй сформированный в ней открытый канал для воздуха, а указанное устройство дополнительно содержит второй датчик давления, установленный в гибкой конструкции в положении с нижней стороны и сообщающийся по текучей среде со вторым открытым каналом для воздуха.
6. Устройство по п. 5, дополнительно содержащее:
первую схему регулирования сигналов, присоединенную для регулирования выходного аналогового сигнала первым датчиком давления,
первый аналого-цифровой преобразователь, присоединенный для преобразования отрегулированного выходного аналогового сигнала первой схемой регулирования сигналов в первый цифровой сигнал,
вторую схему регулирования сигналов, присоединенную для регулирования выходного аналогового сигнала вторым датчиком давления,
второй аналого-цифровой преобразователь, присоединенный для преобразования отрегулированного выходного аналогового сигнала второй схемой регулирования сигналов во второй цифровой сигнал, и
устройство обработки данных, запрограммированное для расчета оценки скорости воздуха с учетом первого и второго цифровых сигналов.
7. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее нагревательный элемент и теплопроводный гель, посредством которого нагревательный элемент термически соединен с внешней поверхностью гибкой конструкции, которая выполнена из металла или пластика.
8. Система, содержащая самолет, имеющий внешнюю поверхность, и конформный датчик скорости воздуха, прикрепленный к внешней поверхности указанного самолета и содержащий:
гибкую конструкцию, имеющую внешнюю поверхность со сформированными в ней первым и вторым открытыми каналами для воздуха,
первый емкостной датчик дифференциального давления, установленный в гибкой конструкции в положении с нижней стороны и сообщающийся по текучей среде с первым открытым каналом для воздуха,
второй емкостной датчик дифференциального давления, установленный в гибкой конструкции в положении с нижней стороны и сообщающийся по текучей среде со вторым открытым каналом для воздуха, и
электронную схему, которая запрограммирована или выполнена с возможностью оценки скорости воздуха указанного воздушного летательного аппарата по меньшей мере частично на основании выходных сигналов посредством первого и второго емкостных датчиков дифференциального давления.
9. Система по п. 8, в которой гибкая конструкция содержит входное отверстие для отбора статического давления, а также первую и вторую камеры статического давления, сообщающиеся по текучей среде с указанным входным отверстием, причем первый датчик давления расположен между первым открытым каналом для воздуха и первой камерой статического давления, а второй датчик давления расположен между вторым открытым каналом для воздуха и второй камерой статического давления.
10. Система по п. 8, в которой каждый из первого и второго емкостных датчиков дифференциального давления содержит деформируемую диафрагму-мембрану, имеющую сформированный на ней первый электрод, и подложку, имеющую сформированный на ней второй электрод, причем первый и второй электроды отделены друг от друга на расстояние, которое представляет собой функцию от отклонения деформируемой диафрагмы-мембраны.
11. Система по п. 8, в которой каждый из первого и второго открытых каналов для воздуха содержит соответствующую суженную часть, причем первый емкостной датчик дифференциального давления расположен под суженной частью первого открытого канала для воздуха, а второй емкостной датчик дифференциального давления под суженной частью второго открытого канала для воздуха.
12. Система по п. 8, в которой электронная схема содержит:
первую схему регулирования сигналов, присоединенную для регулирования выходного аналогового сигнала первым емкостным датчиком дифференциального давления,
первый аналого-цифровой преобразователь, присоединенный для преобразования отрегулированного выходного аналогового сигнала первой схемой регулирования сигналов в первый цифровой сигнал,
вторую схему регулирования сигналов, присоединенную для регулирования выходного аналогового сигнала вторым емкостным датчиком дифференциального давления,
второй аналого-цифровой преобразователь, присоединенный для преобразования отрегулированного выходного аналогового сигнала второй схемой регулирования сигналов во второй цифровой сигнал, и
устройство обработки данных, запрограммированное для расчета оценки скорости воздуха с учетом первого и второго цифровых сигналов.
13. Система по п. 8, дополнительно содержащая нагревательный элемент и теплопроводный гель, посредством которого нагревательный элемент термически соединен с внешней поверхностью гибкой конструкции, которая выполнена из металла или пластика.
14. Способ оценки скорости летательного аппарата или судна, выполненного с возможностью перемещения через текучую среду, согласно которому:
закрепляют на внешней поверхности летательного аппарата или судна гибкую конструкцию, которая имеет внешнюю поверхность со сформированными в ней одним или более открытыми каналами для воздуха,
передают сигналы от одного или более датчиков дифференциального давления, установленных под суженными частями указанных одного или более открытых каналов для воздуха, и
рассчитывают скорость летательного аппарата или судна относительно окружающей текучей среды во время его перемещения на основании плотности текучей среды и сигналов, передаваемых указанным одним или более датчиками дифференциального давления.
15. Способ по п. 14, согласно которому каждый сигнал, передаваемый каждым датчиком дифференциального давления, отражает разницу между статическим давлением под соответствующим открытым каналом для воздуха и общим давлением в том же открытом канале для воздуха.
RU2015111359A 2014-06-30 2015-03-30 Конформный датчик скорости воздуха с микроэлектромеханической системой (mems) RU2620876C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/318,955 US9322685B2 (en) 2014-06-30 2014-06-30 MEMS-based conformal air speed sensor
US14/318,955 2014-06-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015111359A true RU2015111359A (ru) 2016-10-20
RU2620876C2 RU2620876C2 (ru) 2017-05-30

Family

ID=53491408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015111359A RU2620876C2 (ru) 2014-06-30 2015-03-30 Конформный датчик скорости воздуха с микроэлектромеханической системой (mems)

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9322685B2 (ru)
EP (2) EP3379258A1 (ru)
JP (1) JP6389139B2 (ru)
CN (1) CN105319388B (ru)
BR (1) BR102015011126B1 (ru)
RU (1) RU2620876C2 (ru)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014116205A1 (en) * 2013-01-22 2014-07-31 Mingqiang Yi A mems chip for wind speed measurements
US9631996B2 (en) 2014-07-03 2017-04-25 Infineon Technologies Ag Motion detection using pressure sensing
US9574960B2 (en) * 2014-07-09 2017-02-21 Kulite Semiconductor Products, Inc. Ultra-miniature multi-hole flow angle probes
US9945884B2 (en) * 2015-01-30 2018-04-17 Infineon Technologies Ag System and method for a wind speed meter
US10324104B2 (en) 2016-01-04 2019-06-18 Bradley Charles Ashmore Device for measuring the speed and direction of a gas flow
US10768201B2 (en) * 2017-06-12 2020-09-08 The Boeing Company System for estimating airspeed of an aircraft based on a drag model
CN107328953A (zh) * 2017-06-28 2017-11-07 西安交通大学 一种改进型狭窄通道内流动测量装置
WO2019071327A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-18 Embraer S.A. NEURONAL NETWORK SYSTEM HAVING TRAINING BASED ON A COMBINATION OF MODEL AND FLIGHT INFORMATION FOR ESTIMATING AIRCRAFT AIR DATA
CN108169821A (zh) * 2018-02-02 2018-06-15 顺丰科技有限公司 一种大气数据测量装置
CN109974926B (zh) * 2019-05-06 2024-03-01 深圳市湃科集成技术有限公司 多档位输出压差传感器
CN110470859B (zh) * 2019-09-24 2021-04-20 西北工业大学 一种用于空气系统内气流方向速度测量的方法
CN112649621B (zh) * 2019-10-11 2024-05-14 上海峰飞航空科技有限公司 一体式加热空速管及包含其的无人机
CN111076848A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 天津大学 一种压力测量装置及方法
CN113188541A (zh) * 2020-01-14 2021-07-30 广州极飞科技股份有限公司 获取无人机的空速的方法、装置、存储介质及处理器
US11181544B2 (en) 2020-02-20 2021-11-23 Bradley Charles Ashmore Configurable flow velocimeter
US11525840B2 (en) * 2020-04-16 2022-12-13 Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce Non-nulling gas velocity measurement apparatus and performing non-nulling measurement of gas velocity parameters
CN111551219B (zh) * 2020-05-18 2021-11-09 重庆市科学技术研究院 一种皮托管结构
CN111551218B (zh) * 2020-05-18 2021-11-09 重庆市科学技术研究院 一种皮托管流量测定仪
US11686638B2 (en) 2021-05-08 2023-06-27 The Boeing Company Piezoelectric sensor having a membrane made of auxetic metamaterial for enhanced sensitivity
US11702958B2 (en) 2021-09-23 2023-07-18 General Electric Company System and method of regulating thermal transport bus pressure
CN114675051B (zh) * 2022-03-08 2022-10-28 中国水利水电科学研究院 一种基于压差测量的河流流速监测装置、系统和方法
CN115656548B (zh) * 2022-11-09 2023-07-21 湖南大学 一种mems气流传感器
CN117723771A (zh) * 2023-12-15 2024-03-19 清华大学深圳国际研究生院 一种软体机器鱼的测速方法及软体机器鱼

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3364741A (en) * 1965-10-22 1968-01-23 Aeroflex Lab Inc Linear air-speed sensor
US3427878A (en) 1968-01-18 1969-02-18 Leopold Co Inc F B Portable liquid measurement flume
US3795145A (en) 1972-03-23 1974-03-05 Sperry Rand Corp Variable throat venturi airspeed sensor
JPS5129961A (ja) * 1974-02-04 1976-03-13 Tokyo Daigaku Ryusokukei
US4458137A (en) * 1981-04-09 1984-07-03 Rosemount Inc. Electric heater arrangement for fluid flow stream sensors
JPS6128061U (ja) * 1984-07-26 1986-02-19 横河電機株式会社 気体流速計
US6101429A (en) 1998-04-07 2000-08-08 Tao Of Systems Integration, Inc. Broad-range, multi-directional aircraft airspeed measuring system
US6820490B2 (en) * 2001-10-16 2004-11-23 Neomedix Corporation Systems and methods for measuring pressure
DE102005052929B4 (de) * 2005-11-03 2011-07-21 Eurocopter Deutschland GmbH, 86609 Sensor für ein Luftfahrzeug, insbesondere ein Flugzeug oder Hubschrauber
US7337678B2 (en) 2005-12-09 2008-03-04 General Electric Company MEMS flow sensor
US7508040B2 (en) * 2006-06-05 2009-03-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Micro electrical mechanical systems pressure sensor
MX2009002193A (es) * 2006-08-29 2009-04-28 California Inst Of Techn Sensor de presion inalambrico microfabricado implantado para uso en aplicaciones biomedicas y la medicion de la presion y los metodos de implantacion del sensor.
US7654157B2 (en) 2007-11-30 2010-02-02 Honeywell International Inc. Airflow sensor with pitot tube for pressure drop reduction
TWI362488B (en) * 2008-02-13 2012-04-21 Ind Tech Res Inst Transistor type pressure sensor and method for making the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP2963425A1 (en) 2016-01-06
BR102015011126B1 (pt) 2021-01-05
US9322685B2 (en) 2016-04-26
JP2016014651A (ja) 2016-01-28
RU2620876C2 (ru) 2017-05-30
CN105319388A (zh) 2016-02-10
EP2963425B1 (en) 2018-04-11
EP3379258A1 (en) 2018-09-26
US20150377662A1 (en) 2015-12-31
BR102015011126A2 (pt) 2017-09-26
JP6389139B2 (ja) 2018-09-12
CN105319388B (zh) 2019-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2015111359A (ru) Конформный датчик скорости воздуха с микроэлектромеханической системой (mems)
JP2016014651A5 (ru)
EP4324351A3 (en) Device with liquid flow restriction
EP3505101A3 (en) Surgical instrument with a sensing array
EP3318861A3 (en) Gel filled port pressure sensor for robust media sealing
WO2015154885A3 (en) Cooking system
EP2434263A3 (en) Thermal air flow sensor
EP2851001A3 (en) Wearable electronic device
WO2013126332A8 (en) Convective airflow using a passive radiator
EP4351170A3 (en) A piezoelectric mems device for producing a signal indicative of detection of an acoustic stimulus
MX2017007423A (es) Sistema de medicion de flujo ultrasonico y metodo para medir velocidad de flujo.
WO2016025094A8 (en) Through-wall tank ultrasonic transducer
WO2020011815A3 (en) Aerosol-generating system with air quality sensor
WO2017023845A8 (en) Mems flow sensor
MX2009013475A (es) Sistema de medicion del flujo de aire de un ventilador.
WO2015020698A3 (en) Electroactive polymer actuated air flow thermal management module
EP2410301A3 (en) Systems and methods for liquid level sensing having a differentiating output
EP3435051A3 (en) Pressure detection device
WO2015181107A3 (de) Vorrichtung und verfahren zum bestimmen einer höhe einer fluidoberfläche in einem fluidbehälter
EP3358329A3 (en) Membrane isolated, gel-filled force sensor
RU2015118918A (ru) Крепежное устройство с чувствительным элементом
EP3857173A4 (en) Electronics housing with thermal fluid detection
WO2020117858A3 (en) Multi-wavefield flow sensing devices and related methods
EP3069791A3 (en) Pcr module, pcr system having the same, and method of inspecting using the same
EP3048434A3 (en) Pressure sensor module and method for manufacturing the same