RU2728502C1 - Wind, pressure and temperature sensor - Google Patents
Wind, pressure and temperature sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2728502C1 RU2728502C1 RU2019143981A RU2019143981A RU2728502C1 RU 2728502 C1 RU2728502 C1 RU 2728502C1 RU 2019143981 A RU2019143981 A RU 2019143981A RU 2019143981 A RU2019143981 A RU 2019143981A RU 2728502 C1 RU2728502 C1 RU 2728502C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- temperature sensor
- unit
- wind
- sensor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
Landscapes
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения давления и температуры воздуха, и может быть использовано на подвижных и стационарных объектах для преобразования скорости ветра, атмосферного давления и температуры воздуха в электрические сигналы.The invention relates to measuring equipment, namely to devices for measuring air pressure and temperature, and can be used on moving and stationary objects to convert wind speed, atmospheric pressure and air temperature into electrical signals.
Известна автоматическая система для измерения и вычисления параметров ветра, описанная в патенте РФ №2210096, МПК7: G01W 1/00, опубл. в 2003 году, которая состоит из измерительной части, включающей в себя измерители скорости, давления и направления с электрическими датчиками, и вычислительной части, включающей в себя два множительных и одно делительное устройство для вычисления мощности ветрового потока. Но данная система из-за своих значительных габаритов может использоваться только стационарно.Known automatic system for measuring and calculating wind parameters, described in the patent of the Russian Federation No. 2210096, IPC7: G01W 1/00, publ. in 2003, which consists of a measuring part, which includes meters of speed, pressure and direction with electrical sensors, and a computing part, which includes two multipliers and one divider for calculating the power of the wind flow. But this system, due to its significant dimensions, can only be used stationary.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является датчик ветра и давления описанный патенте РФ №2270466, МПК G01W 1/00, опубликованном 20.02.2006 г. Датчик ветра и давления содержит блок чувствительных элементов, электромагнит, блок управления электромагнитом, обтекатель, корпус которого выполнен с двумя парами входных отверстий, оси которых расположены в двух вертикальных плоскостях, проходящих через ось симметрии датчика ветра и давления, причем каждая пара входных отверстий расположена перпендикулярно друг другу. Каждое из отверстий соединено соответствующим входным каналом с блоком чувствительных элементов. Кроме того, датчик ветра и давления снабжен датчиком атмосферного давления и каналом статического давления. Четыре датчика перепада давления, конструктивно объединены в блок чувствительных элементов. Датчики перепада давления, разработанные и изготавливаемые предприятием «Аэроприбор-Восход», представляют собой выполненные в виде законченных изделий мембранно-индуктивные чувствительные элементы, в которых изменение прогиба мембран под действием перепада давлений преобразовывается в выходные напряжения постоянного тока. Каждое из отверстий первой и второй пары через соответствующие входные каналы корпуса соединено с первым входом соответствующего датчика перепада давления, а вторые входы датчиков перепада давления и датчик атмосферного давления соединены с каналом статического давления, при этом в нижней части корпуса выполнен ряд отверстий, расположенных вплотную к образующей цилиндра в узкой части обтекателя, соединенных с каналом статического давления и предназначенных для забора усредненного значения статического давления. Однако известный датчик ветра и давления не позволяет измерять температуру воздуха и настраивать и калибровать параметры элементов чувствительных, датчика атмосферного давления, а также не имеет возможности настройки и калибровки измеряемых параметров атмосферы относительно изменения температуры, что сказывается на точности измерений, и не имеет возможности передачи данных через цифровой интерфейс.The closest analogue to the claimed invention is a wind and pressure sensor described by RF patent No. 2270466, IPC
Задачей изобретения является создание датчика ветра, давления и температуры с расширенными функциональными возможностями.The object of the invention is to provide a wind, pressure and temperature sensor with enhanced functionality.
Технический результат: увеличение числа и рабочего диапазона измеряемых параметров воздуха, повышение точности измерений, унификация применения.EFFECT: increased number and working range of measured air parameters, increased measurement accuracy, unified application.
Это достигается тем, что в датчик ветра, давления и температуры, содержащий блок чувствительных элементов, обтекатель, корпус которого выполнен с двумя парами входных отверстий, образующих входные каналы, оси которых расположены в двух вертикальных плоскостях, проходящих через ось симметрии датчика ветра, давления и температуры, причем каждая пара входных отверстий расположена перпендикулярно друг другу, четыре датчика перепада давления, конструктивно объединенные в блок чувствительных элементов, каждое из входных отверстий через соответствующие входные каналы корпуса соединено с первым входом соответствующего датчика перепада давления, а вторые входы датчиков перепада давления и вход датчика атмосферного давления соединены с каналом статического давления, для которого в нижней части корпуса выполнен ряд отверстий, расположенных вплотную к образующей цилиндра в узкой части обтекателя, образующих канал статического давления, предназначенный для забора усредненного значения статического давления, электромагнит управляющий работой входных каналов и канала статического давления с помощью блока управления электромагнитом, в отличие от известного введен датчик температуры воздуха, конструктивно выполненный в виде блока датчика температуры, который расположен между обтекателем и датчиками перепада давления, находящийся в открытой, имеющей непосредственный контакт с воздухом, части блока чувствительных элементов, при этом, через блок датчика температуры герметично проведены входные каналы ветра-для передачи давления от входных отверстий обтекателя до первых входов датчиков перепада давления и канал статического давления для передачи давления до вторых входов датчиков перепада давления и датчика атмосферного давления, кроме того, введен блок комбинированный, с программно-аппаратным комплексом для настройки и калибровки параметров датчиков перепада давления, датчика атмосферного давления и датчика температуры воздуха, для чего выходы этих датчиков соединены с соответствующими входами блока комбинированного для настройки и калибровки измеряемых параметров атмосферы относительно изменения температуры с реализацией передачи данных с выхода комбинированного блока через цифровой и аналоговый интерфейс, кроме того, один из выходов блока комбинированного соединен с блоком управления электромагнитом.This is achieved by the fact that a wind, pressure and temperature sensor containing a block of sensing elements, a fairing, the body of which is made with two pairs of inlet holes, forming inlet channels, the axes of which are located in two vertical planes passing through the axis of symmetry of the wind, pressure and temperature, each pair of inlets being located perpendicular to each other, four differential pressure sensors structurally integrated into a block of sensing elements, each of the inlets through the corresponding inlet channels of the housing is connected to the first input of the corresponding differential pressure sensor, and the second inputs of the differential pressure sensors and the input atmospheric pressure sensors are connected to a static pressure channel, for which a number of holes are made in the lower part of the body, located close to the generatrix of the cylinder in the narrow part of the fairing, forming a static pressure channel designed to take the average value of the static pressure, an electromagnet that controls the operation of the inlet channels and the static pressure channel using an electromagnet control unit, in contrast to the known one, an air temperature sensor is introduced, structurally made in the form of a temperature sensor unit, which is located between the fairing and pressure differential sensors, located in an open, having direct contact with air, parts of the sensor unit, while the wind input channels are hermetically routed through the temperature sensor unit - to transfer pressure from the fairing inlets to the first inputs of the differential pressure sensors and the static pressure channel to transfer pressure to the second inputs of the differential pressure sensors and the atmospheric sensor pressure, in addition, a combined unit is introduced, with a software and hardware complex for setting and calibrating the parameters of the differential pressure sensors, the atmospheric pressure sensor and the air temperature sensor, for which the outputs of these sensors are connected to the corresponding inputs of the combined unit for setting and calibrating the measured parameters of the atmosphere with respect to temperature changes with the implementation of data transmission from the output of the combined unit through a digital and analog interface, in addition, one of the outputs of the combined unit is connected to the electromagnet control unit.
Кроме того, датчики перепада давления могут быть выполнены в виде мембранно-емкостных преобразователей, преобразующих изменение прогиба мембран под действием перепада давлений в выходные напряжения постоянного тока, а датчик температуры может быть выполнен в виде микросхемы, установленной в металлическом колпачке с солнцезащитным покрытием, который установлен в корпус блока датчика температуры.In addition, the differential pressure sensors can be made in the form of membrane-capacitive transducers that convert the change in the membrane deflection under the influence of the differential pressure into DC output voltages, and the temperature sensor can be made in the form of a microcircuit installed in a metal cap with a sun-protective coating, which is installed into the body of the temperature sensor unit.
На чертеже изображена функциональная схема датчика ветра, давления и температуры. Датчик ветра, давления и температуры (чертеж) состоит из обтекателя 1, блока 2 чувствительных элементов, конструктивно объединяющего датчики перепада давления 3 выполненые в виде мембранно-емкостных преобразователей, преобразующих изменение прогиба мембран под действием перепада давлений в выходные напряжения постоянного тока, электромагнита 4, блока 5 управления электромагнитом, датчика 6 атмосферного давления. Корпус обтекателя 1 имеет две пары входных отверстий 7, которые через систему входных каналов 8 ветра в корпусе обтекателя 1 соединены каждое с первым входом соответствующего датчика перепада давления 3. В нижней части корпуса обтекателя 1 выполнен ряд отверстий 9, например двенадцать, расположенных вплотную к образующей цилиндра в узкой части обтекателя 1 образующие каналы статического давления. Все эти каналы статического давления объединены в один канал 10 статического давления, который далее образует четыре канала статического давления для вторых входов датчиков перепада давления 3 и один для входа датчика 6 атмосферного давления. В нижней части датчика ветра, давления и температуры расположен блок комбинированный 11. Входные каналы 8 ветра и каналы 10 статического давления снабжены верхними клапанами 12 и нижними клапанами 13, с которыми через блок 5 управления электромагнитом взаимодействует электромагнит 4. Кроме того, дополнительно введен датчик 14 температуры воздуха, расположенный в блоке 15 датчика температуры находящимся в открытой, имеющей непосредственный контакт с воздухом, части блока 2 чувствительных элементов между обтекателем 1 и датчиками 3 перепада давления и выполнен в виде микросхемы, установленной в металлическом колпачке с солнцезащитным покрытием, который установлен в корпус блока 15 датчика температуры, при этом, через блок 15 датчика температуры герметично проведены входные каналы 8 ветра для передачи давления от входных отверстий обтекателя 1 до первых входов датчиков перепада давления 3 и каналы 10 статического давления для передачи давления до вторых входов датчиков перепада давления 3 и датчика 6 атмосферного давления. Блок комбинированный 11 с программно-аппаратным комплексом служит для настройки и калибровки параметров датчиков перепада давления 3, датчика 6 атмосферного давления и датчика 14 температуры воздуха. Поэтому выходы этих датчиков соединены с соответствующими входами блока комбинированного 11, для настройки и калибровки измеряемых параметров атмосферы относительно изменения температуры с реализацией передачи данных через цифровой и аналоговый интерфейсы. Кроме того, один из выходов блока комбинированного 11 соединен с блоком 5 управления электромагнитом 4.The drawing shows a functional diagram of a wind, pressure and temperature sensor. The wind, pressure and temperature sensor (drawing) consists of a
Устройство работает следующим образом:The device works as follows:
При обдуве датчика ветра, давления и температуры во входных отверстиях 7 обтекателя 1 создаются разности давления относительно канала статического давления 10. Преобразование давления, создающегося при обдуве, осуществляется по трехвходовой схеме, т.е. измеряется разность давлений между каждым из четырех входных отверстий 7 обтекателя 1 и каналом статического давления 10, соединенного с окружающей средой рядом отверстий 9 в нижней части корпуса, предназначенных для забора усредненного значения статического давления. При отключенном электромагните 4 верхние клапаны 12 закрыты, и давление во входных каналах 8 ветра каждого из датчиков перепада давления 3 уравновешено. При срабатывании электромагнита 4 верхние клапаны 12 открываются, и давление от четырех входных каналов 8 ветра и каналов 10 статического давления передаются на датчики перепада давления 3 и датчик 6 атмосферного давления. Одновременно нижние клапаны 13 закрываются, прерывая воздушное сообщение между первыми входами датчиков перепада давления 3. Открытие и закрытие клапанов 12, 13 осуществляется электромагнитом 4, которым управляет блок 5 управления электромагнитом, который, в свою очередь, управляется блоком комбинированным 11 по сигналу, передаваемому по цифровому интерфейсу связи. Электрические сигналы от датчиков перепада давления 3, от датчика 6 атмосферного давления и от датчика 14 температуры воздуха поступают на блок комбинированный 11, который обрабатывает и передает их через аналоговый и цифровой интерфейсы связи.When the wind, pressure and temperature sensor is blown in the
Преимущества предложенного технического решения по сравнению с ближайшим аналогом состоят в следующем:The advantages of the proposed technical solution in comparison with the closest analogue are as follows:
- датчик ветра, давления и температуры позволяет определять температуру воздуха, благодаря встроенному датчику температуры;- wind, pressure and temperature sensor allows you to determine the air temperature, thanks to the built-in temperature sensor;
- снижена погрешность преобразования электрического сигнала скорости ветра, атмосферного давления и температуры воздуха благодаря использованию датчика температуры и блока комбинированного;- the error of conversion of the electrical signal of wind speed, atmospheric pressure and air temperature has been reduced due to the use of a temperature sensor and a combined unit;
- датчик ветра, давления и температуры позволяет настраивать и калибровать выходные параметры датчиков перепада давления, датчика атмосферного давления и датчика температуры;- wind, pressure and temperature sensor allows you to configure and calibrate the output parameters of differential pressure sensors, atmospheric pressure sensor and temperature sensor;
- датчик ветра, давления и температуры позволяет встраиваться в сложные цифровые системы благодаря введению блока комбинированного, который формирует цифровой интерфейс, с сохранением аналоговых выходов.- a wind, pressure and temperature sensor allows integration into complex digital systems due to the introduction of a combined unit, which forms a digital interface, while retaining analog outputs.
- датчики перепада давления, выполненные в виде мембранно-емкостных преобразователей, преобразующих изменение прогиба мембран под действием перепада давлений в выходные напряжения постоянного тока, позволяют измерять перепады давлений в широком диапазоне температур и имеют высокую чувствительность к входным перепадам давлений.- differential pressure transducers made in the form of membrane-capacitive transducers that convert the change in the membrane deflection under the influence of a pressure drop into DC output voltages, allow measuring pressure drops over a wide temperature range and have a high sensitivity to input pressure drops.
Таким образом, достигнут технический результат, а именно увеличено число и рабочий диапазон измеряемых параметров воздуха, повышена точность измерений и унификация применения.Thus, a technical result has been achieved, namely, the number and working range of measured air parameters have been increased, the measurement accuracy and application unification have been increased.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019143981A RU2728502C1 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Wind, pressure and temperature sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019143981A RU2728502C1 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Wind, pressure and temperature sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2728502C1 true RU2728502C1 (en) | 2020-07-29 |
Family
ID=72085310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019143981A RU2728502C1 (en) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | Wind, pressure and temperature sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2728502C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112345151A (en) * | 2020-10-15 | 2021-02-09 | 洛阳师范学院 | Sensitivity test method of MWTS-II to sea surface air pressure based on natural atmosphere |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2210096C1 (en) * | 2002-03-15 | 2003-08-10 | Колесников Константин Дмитриевич | Automatic system measuring and computing wind parameters |
RU2270466C9 (en) * | 2004-09-10 | 2007-01-27 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Wind and pressure sensor |
RU2549568C1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Heated gas flow temperature determination method |
-
2019
- 2019-12-26 RU RU2019143981A patent/RU2728502C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2210096C1 (en) * | 2002-03-15 | 2003-08-10 | Колесников Константин Дмитриевич | Automatic system measuring and computing wind parameters |
RU2270466C9 (en) * | 2004-09-10 | 2007-01-27 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Wind and pressure sensor |
RU2549568C1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-04-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Heated gas flow temperature determination method |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112345151A (en) * | 2020-10-15 | 2021-02-09 | 洛阳师范学院 | Sensitivity test method of MWTS-II to sea surface air pressure based on natural atmosphere |
CN112345151B (en) * | 2020-10-15 | 2022-01-07 | 洛阳师范学院 | Sensitivity test method of MWTS-II to sea surface air pressure based on natural atmosphere |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6295875B1 (en) | Process pressure measurement devices with improved error compensation | |
RU2728502C1 (en) | Wind, pressure and temperature sensor | |
US20030221491A1 (en) | System and method of operation of an embedded system for a digital capacitance diaphragm gauge | |
CN107907250B (en) | A kind of temperature-compensation method and device of silicon-on-sapphire pressure sensor | |
GB2043250A (en) | Ultrasonic transducer arrangement for indicating position of a piston | |
JP2012018120A (en) | Dual pressure sensor and flow control valve | |
US2816562A (en) | Adjustable proportionating spring assembly and control system | |
CN106679592A (en) | Angle calibration device and method | |
US3739645A (en) | Differential pressure indicating apparatus | |
CN104065956A (en) | Detection and calibration apparatus and method of image sensor | |
CN113125793B (en) | Aviation lifting speed standard device and method | |
CN101281055A (en) | Cotton fibre air-flow instrument as well as method for eliminating weight and mic measuring value drift | |
US2604116A (en) | Pressure sensitive-device | |
CN114459338A (en) | Underwater vehicle depth sensing signal self-adaptive control system and method | |
RU2270466C9 (en) | Wind and pressure sensor | |
RU141597U1 (en) | DETAIL SIZE MEASUREMENT DEVICE | |
AU2018101604A4 (en) | AI-Supported IoT Sensor Calibration System Based on Historical Sensor Data and Application Specific Behaviour. | |
CN111736109A (en) | Indoor positioning system receiver and method for evaluating precision by using same | |
CN107588860B (en) | A kind of fibre optical sensor fixing quality control method | |
CN105865516A (en) | Barn monitoring alarm device | |
CN213148199U (en) | Testing device of air pressure sensor | |
JP2668115B2 (en) | Calibrated gas pressure applicator | |
JPH03195938A (en) | Optical equipment alignment measuring apparatus | |
US1634961A (en) | Pressure-responsive device | |
US3515005A (en) | High-precision system for measuring an unknown fluid pressure and for generating a predetermined fluid pressure |