RU2653596C1 - Датчик давления, использующий оптический метод преобразования информации - Google Patents
Датчик давления, использующий оптический метод преобразования информации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653596C1 RU2653596C1 RU2017111362A RU2017111362A RU2653596C1 RU 2653596 C1 RU2653596 C1 RU 2653596C1 RU 2017111362 A RU2017111362 A RU 2017111362A RU 2017111362 A RU2017111362 A RU 2017111362A RU 2653596 C1 RU2653596 C1 RU 2653596C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gap
- membranes
- attached
- photodetector
- rack
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 title 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 2
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L7/00—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для измерения высоты и скорости полета воздушных судов на основании использования аэрометрического метода. Заявленный датчик давления содержит корпус, который имеет два отверстия, сообщающиеся с измеряемой средой, и внутри которого размещен анероидный чувствительный элемент, образованный двумя мембранами. В датчик дополнительно введены источник излучения, закрепленный на стойке, и две шторки с прорезями, закрепленные на той же стойке, а также две фотоприемные линейки, причем мембраны чувствительного элемента разделены на верхнюю и нижнюю и герметично по периметру прикреплены к корпусу, образуя безвоздушный зазор. При этом отверстия корпуса расположены выше и ниже зазора, а стойка размещена внутри зазора и прикреплена к корпусу. Фотоприемные линейки, размещенные в зазоре, прикреплены соответственно к верхней и нижней мембранам и обращены к соответствующим прорезям шторок. Технический результат - повышение эффективности и экономичности работы устройства. 1 ил.
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для измерения высоты и скорости полета воздушных судов на основании использования аэрометрического метода.
Известные механические и электромеханические датчики (Андреева, Л.Е. Упругие элементы приборов / Л.Е. Андреева. - М.: Машиностроение, 1980. - 230 с.) давления имеют шкаловую погрешность, причиной появления которой является неполное соответствие шкалы прибора его градуировке (для стандартной шкалы причиной шкаловой погрешности является неточная регулировка механизма под шкалу); погрешность, вызванную трением в подвижных частях передаточного механизма; а также погрешности, вызванные люфтами и неточной балансировкой подвижных частей.
В 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: УВАУГА, 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 рассмотренными выше 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 используются в цифровых системах воздушных сигналов, предназначенных для измерения высотно-скоростных параметров полета самолета и выдачи результатов измерения потребителям.
Известен датчик давления с частотным выходом, в корпусе которого размещены анероидный чувствительный элемент и электромагнитные возбудитель и приемник колебаний, его чувствительный элемент, образованный двумя плоскими мембранами, изготовленными как одно целое с герметично скрепленными по контуру основаниями, соединен с корпусом перемычкой, расположенной радиально по отношению к центру чувствительного элемента (см. а.с. №263231 СССР). Однако наличие специального электромагнитного возбудителя вызывает появление температурных погрешностей датчика и приводит к относительно большим энергетическим затратам.
Известен также частотный преобразователь (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.) с тонкостенным цилиндрическим резонатором, в котором чувствительным элементом является упругая цилиндрическая трубка, разделяющая внутренний объем корпуса на две герметичные полости П1 и П2. В полость П1 подается давление р 1 (полное), а в полость П2 - давление р 2 (статическое). При этом на трубку действует разность давлений р и=р 1-р 2. Для возбуждения колебаний трубки используется электромагнит, сила притяжения которого деформируют трубку в поперечном направлении. При подаче в обмотку электромагнита электрического тока круглое поперечное сечение трубки преобразуется в сечение овальной формы, а после отключения тока - обратно. При этом возникают поперечные колебания цилиндра, частота которых зависит от действующего на трубку избыточного давления р и. Данный датчик менее чувствителен к вибрациям, однако наличие специального электромагнитного возбудителя также вызывает появление температурных погрешностей датчика и приводит к относительно большим энергетическим затратам.
Технический результат - повышение эффективности и экономичности работы устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее корпус, который имеет два отверстия, сообщающиеся с измеряемой средой, и внутри которого размещен анероидный чувствительный элемент, образованный двумя мембранами, особенностью является то, что в устройство дополнительно введены источник излучения, закрепленный на стойке, и две шторки с прорезями, закрепленные на той же стойке, а также две фотоприемные линейки, причем мембраны чувствительного элемента разделены на верхнюю и нижнюю и герметично по периметру прикреплены к корпусу, образуя безвоздушный зазор, при этом отверстия корпуса расположены выше и ниже зазора, стойка размещена внутри зазора и прикреплена к корпусу, а фотоприемные линейки, также размещенные в зазоре, прикреплены соответственно к верхней и нижней мембранам и обращены к соответствующим прорезям 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, причем отверстия расположены выше и ниже зазора, образованного мембранами 2 и 3. Мембраны 2 и 3 анероидного чувствительного элемента разнесены по высоте, образуя зазор, из которого выкачан воздух, и герметично по периметру прикреплены к корпусу. Внутри безвоздушного зазора к стойке 4 прикреплен источник излучения 5 и две шторки 7 с прорезями 8. Две фотоприемные линейки 6 крепятся соответственно к верхней и нижней мембранам 2 и 3, причем указанные линейки обращены к соответствующим прорезям шторок 7.
Работа устройства осуществляется следующим образом. В исходном состоянии мембраны 2 и 3 упругого чувствительного элемента занимают определенное положение. Оптическая энергия от источника излучения 5 через прорези 8 шторок 7 попадает в виде оптических пятен на фотоприемные линейки 6, прикрепленные к верхней и нижней мембранам 2 и 3.
В фотоприемных линейках 6 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 и 3 упругого чувствительного элемента деформируются, при этом фотоприемные линейки 6, прикрепленные к верхней и нижней мембранам 2 и 3 смещаются, вызывая смещения на них оптических пятен от источника излучения 5 через прорези 8 шторок 7. 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 лишено вышеперечисленных недостатков аналогов: высокая чувствительность фотоприемного устройства требует минимальной деформации упругого элемента, что позволит избавиться от целого ряда погрешностей: остаточной деформации, нелинейности, упругих несовершенств материала, температурных колебаний, от воздействия линейных ускорений, от воздействия вибраций, от изменения свойств материала с течением времени и т.п. Бесконтактный съем информации и работа информационной системы в условиях вакуума значительно повысят эффективность процессов измерения. Отметим также значительное уменьшение энергопотребления.
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.
Claims (1)
- Датчик давления, содержащий корпус, который имеет два отверстия, сообщающиеся с измеряемой средой, и внутри которого размещен анероидный чувствительный элемент, образованный двумя мембранами, отличающийся тем, что в устройство дополнительно введены источник излучения, закрепленный на стойке, и две шторки с прорезями, закрепленные на той же стойке, а также две фотоприемные линейки, причем мембраны чувствительного элемента разделены на верхнюю и нижнюю и герметично по периметру прикреплены к корпусу, образуя безвоздушный зазор, при этом отверстия корпуса расположены выше и ниже зазора, стойка размещена внутри зазора и прикреплена к корпусу, а фотоприемные линейки, также размещенные в зазоре, прикреплены соответственно к верхней и нижней мембранам и обращены к соответствующим прорезям шторок.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017111362A RU2653596C1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Датчик давления, использующий оптический метод преобразования информации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017111362A RU2653596C1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Датчик давления, использующий оптический метод преобразования информации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2653596C1 true RU2653596C1 (ru) | 2018-05-11 |
Family
ID=62152910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017111362A RU2653596C1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Датчик давления, использующий оптический метод преобразования информации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2653596C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2702808C1 (ru) * | 2018-08-30 | 2019-10-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Датчик аэрометрических давлений |
RU2762543C1 (ru) * | 2020-11-25 | 2021-12-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Датчик статического и полного давлений |
RU2785033C1 (ru) * | 2022-10-18 | 2022-12-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Датчик давления, использующий оптический метод преобразования информации |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU263231A1 (ru) * | Г. Г. Смирнов | Датчик давления с частотным выходом | ||
SU1076787A1 (ru) * | 1982-12-01 | 1984-02-29 | Киевский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Гражданской Авиации | Фотоэлектрический датчик давлени |
US4787396A (en) * | 1987-06-18 | 1988-11-29 | Fiberoptic Sensor Technologies, Inc. | Fiberoptic pressure transducer |
SU1500889A1 (ru) * | 1987-11-17 | 1989-08-15 | Предприятие П/Я М-5696 | Датчик давлени |
-
2017
- 2017-04-04 RU RU2017111362A patent/RU2653596C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU263231A1 (ru) * | Г. Г. Смирнов | Датчик давления с частотным выходом | ||
SU1076787A1 (ru) * | 1982-12-01 | 1984-02-29 | Киевский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Гражданской Авиации | Фотоэлектрический датчик давлени |
US4787396A (en) * | 1987-06-18 | 1988-11-29 | Fiberoptic Sensor Technologies, Inc. | Fiberoptic pressure transducer |
SU1500889A1 (ru) * | 1987-11-17 | 1989-08-15 | Предприятие П/Я М-5696 | Датчик давлени |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2702808C1 (ru) * | 2018-08-30 | 2019-10-11 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Датчик аэрометрических давлений |
RU2762543C1 (ru) * | 2020-11-25 | 2021-12-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Датчик статического и полного давлений |
RU2785033C1 (ru) * | 2022-10-18 | 2022-12-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Датчик давления, использующий оптический метод преобразования информации |
RU2796818C1 (ru) * | 2022-12-22 | 2023-05-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Измеритель параметров окружающего и набегающего воздушных потоков на летательных аппаратах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4466295A (en) | Photoelastic sensing means | |
RU2653596C1 (ru) | Датчик давления, использующий оптический метод преобразования информации | |
US10393608B2 (en) | Pressure change measuring apparatus and pressure change measuring method | |
CN106153978B (zh) | 基于光纤mems法珀微腔的流速测试方法 | |
US6370949B1 (en) | Extreme wind velocity measurement system | |
CN102680161B (zh) | 一种光纤光栅气压传感系统 | |
RU2684683C1 (ru) | Датчик аэрометрических давлений | |
RU2702808C1 (ru) | Датчик аэрометрических давлений | |
US2931221A (en) | Altitude and altitude rate of change meter | |
CN104266721A (zh) | 一体式超声波液位计 | |
CN102520209A (zh) | 基于激光自混合干涉的石英挠性加速度计 | |
Zou et al. | Rapid miniature fiber optic pressure sensors for blast wave measurements | |
RU2762543C1 (ru) | Датчик статического и полного давлений | |
US4936142A (en) | Rapidly responding vertical speed indicator for use in aircraft | |
RU2712777C1 (ru) | Датчик аэрометрических давлений | |
CN107677398B (zh) | 一种双光纤光栅振动/应力复合传感器 | |
US7380459B1 (en) | Absolute pressure sensor | |
CN107677341B (zh) | 基于空气折射率的光纤干涉水位传感装置及方法 | |
RU2796818C1 (ru) | Измеритель параметров окружающего и набегающего воздушных потоков на летательных аппаратах | |
RU2736736C1 (ru) | Датчик аэрометрических давлений | |
RU2785033C1 (ru) | Датчик давления, использующий оптический метод преобразования информации | |
US3270565A (en) | Omnidirectional acceleration device | |
US20180149672A1 (en) | Intensity modulated fiber optic accelerometers and sensor system | |
CN110988401A (zh) | 一种光电加速度计标定方法及其系统 | |
RU159820U1 (ru) | Частотный датчик давления |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190405 |