RU2684683C1 - Датчик аэрометрических давлений - Google Patents
Датчик аэрометрических давлений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684683C1 RU2684683C1 RU2017139645A RU2017139645A RU2684683C1 RU 2684683 C1 RU2684683 C1 RU 2684683C1 RU 2017139645 A RU2017139645 A RU 2017139645A RU 2017139645 A RU2017139645 A RU 2017139645A RU 2684683 C1 RU2684683 C1 RU 2684683C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membranes
- gap
- main
- perimeter
- additional
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction 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
- G01L7/02—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges
- G01L7/08—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges of the flexible-diaphragm type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
- G01L11/02—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
- G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
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.
Description
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.
Claims (1)
- 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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139645A RU2684683C1 (ru) | 2017-11-14 | 2017-11-14 | Датчик аэрометрических давлений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017139645A RU2684683C1 (ru) | 2017-11-14 | 2017-11-14 | Датчик аэрометрических давлений |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2684683C1 true RU2684683C1 (ru) | 2019-04-11 |
Family
ID=66168498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017139645A RU2684683C1 (ru) | 2017-11-14 | 2017-11-14 | Датчик аэрометрических давлений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2684683C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2712777C1 (ru) * | 2019-05-13 | 2020-01-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | 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 |
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
- 2017-11-14 RU RU2017139645A patent/RU2684683C1/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 (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2712777C1 (ru) * | 2019-05-13 | 2020-01-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | 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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2684683C1 (ru) | Датчик аэрометрических давлений | |
EP0411058B1 (en) | Capacitive pressure sensor | |
US4109147A (en) | Optical position sensor | |
RU2653596C1 (ru) | Датчик давления, использующий оптический метод преобразования информации | |
CN102520209B (zh) | 基于激光自混合干涉的石英挠性加速度计 | |
RU2702808C1 (ru) | Датчик аэрометрических давлений | |
JPS6344176A (ja) | 多重変換器からディジタル出力を得るシステム及び方法 | |
RU2712777C1 (ru) | Датчик аэрометрических давлений | |
RU2736736C1 (ru) | Датчик аэрометрических давлений | |
RU2785033C1 (ru) | Датчик давления, использующий оптический метод преобразования информации | |
RU2762543C1 (ru) | Датчик статического и полного давлений | |
RU2796818C1 (ru) | Измеритель параметров окружающего и набегающего воздушных потоков на летательных аппаратах | |
CN114111550A (zh) | 基于电压积分翻转电容法的微位移测量装置及方法 | |
RU162343U1 (ru) | Измеритель угловой скорости | |
CN110988401A (zh) | 一种光电加速度计标定方法及其系统 | |
RU2529593C1 (ru) | Измерительный преобразователь разности давлений | |
UA141046U (uk) | Лінійний акселерометр | |
SU727976A1 (ru) | Датчик перемещений | |
SU1232930A1 (ru) | Устройство дл бесконтактного измерени малых перемещений | |
SU462092A1 (ru) | Устройство дл измерени температуры | |
SU662815A1 (ru) | Емкостной уровнемер | |
CN103543294A (zh) | 一种基于附加质量的微米光栅加速度计测试方法 | |
SU800819A1 (ru) | Устройство дл измерени плотностижидКОСТи | |
SU562776A1 (ru) | Цифровой измеритель линейных перегрузок | |
SU134589A1 (ru) | Фазочастотный способ телеизмерени и устройство дл его осуществлени |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191115 |