RU3330U1 - Струйный частотный датчик - Google Patents

Abstract

1. Струйный частотный датчик, содержащий струйный генератор, канал питания которого соединен с источником измеряемого давления, а вентиляционные каналы - с источником низкого давления, отличающийся тем, что устройство дополнительно содержит струйные переключатели, один из которых имеет моностабильную характеристику, каналы питания переключателей соединены с источником высокого давления, а вентиляционные каналы - с источником низкого давления, при этом управляющие каналы одного из струйных переключателей соединены с выходными каналами генератора, первый управляющий канал другого струйного переключателя соединен с выходным каналом предыдущего переключателя, а второй управляющий канал - с выходным каналом генератора.2. Датчик по п.1, в котором вентиляционные каналы генератора соединены с источником низкого давления через дроссель, например сопло Лаваля.3. Датчик по пп.1 и 2, в котором первый переключатель выполнен из двух или нескольких струйных усилителей.4. Датчик по пп.1 - 3, в котором второй переключатель выполнен из нескольких струйных усилителей.5. Датчик по пп.1 - 4, в котором вентиляционные каналы второго переключателя, в частности, последней ступени, соединены с источником низкого давления через дроссель, например сопло Лаваля.

Description

ПФЩГ :4XT . ilPir. и 1 i ,) . j-LiDij i oriO iUxilii.-i -iiuAi,,

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах регулирования летательных аппаратов.

Известен стр/йныЁ датчик отношения абсолютных давлений, содерЕащи14 сопло питания, соединенное с источником высокого давления, рабочую полость, соединенн -ьэ с источником низкого давления, и приелшые каналы, в которых формируется сигнал в виде перепада давлений, несущий инфорг/йщгю о величине отношения давлений (см. А.С.СССР J& 5364II, кл, 3ulLlo/00, 1975)

Такого типа датчики эксплуатируются в системах автоматртческого рег лирования авиационных двигателей, но они плохо интегрируют в общую систему автоматического /правления (САУ) силовой установки летательного аппарата - например, в САУ .двигателя Д18Т самолета Руслан используются два струйных датчика ,для управления клапанаim. переп,/ска воздуха когдпрессоров высокого и среднего давлений, третий струйный датчик для управления положением входаого направляющего аппарата коьшрессора низкого давления, а система регулирОл:ания подачи топлива в двигатель содер/шт еще набор датчиков; те шературы, давления и отношения давлений.

Известен также струйный преобразователь величины, отношения давлений в частотный сигнал, содержащий первичны стр.711ный датчик отношения абсолютных давлений, струшый усилитель, :,шравляющие каналы которого соединены Q выходны:,® каналами первичного датчика, а выходные - с полостями слива двух стр.йных генераторов, запитанных от источника высокого давления, причем выходные акустические каналы генераторов соединены Q преобразователем (см. А.С. СССР ;: 987528, m.Q u8 G 5/СС, I98C).

- Это /стройство слош-ю :: :онстр,/ктивно, так как необходимо два пиевмоэлектропреобразователя для дв/х выходных сигналов первушного датчика, требует сложный аягоритм обработки эт11х дв;;.х; сигналов.

Наиболее близким по технической с,,1цности к предлагаемо-ду датчику является датчик отношения давлений газа, содержащий два струйны с генератора, у первого из которых частота колебаний зарзисит от величины отношения абсолютных давлений и от температуры, а у второго - только от тештерат./ры газа, два пьезоэлектропреобразователя, установленных на каЕДОгл генераторе, смеситель и фильтр (см. A.G.GGG J 088478, кв.001Ь15/00, 1976).

Датчик является слош1Ы1у1 по конструкции, так как содержит два стр,/1п1ых генератора, выполненных с досточно высокой степенью точности и работающих с ;лaяыIvШ отклоненитш при изменении давления питания, подаваемого на вход генераторов, два пьезоэлектрических преобразователя, смеситель и фильтр, которые повышенной помехозащищенности от акустического воздействия. При этом датчик имеет сло;1иый алгоритм обработки сигналов с генераторов так как частотные сигналы, снимае;лые с пьезоэлектропреобразователей су л1лир,}тотся с по лощью смесителя и результирующий сигнал выделяется фильтром, что требует специальных алгоритмов С7;мирования и сравнения, реализуемых электронньгли арифметическо-логическшли устройствами .

Задача изобретения - создание простого датчика, с вшсодным сигналом, не требующш-л сложного алгоритма для обработки сигнала и несущим информацию о комплексе физических параметров.

Поставленная задача достигается тем, что в струйном частотном датчике, содершщем струйный генератор и струйные переключатели, каналы питания которых соединены с источником высокого давления (БД), вентиляционные каналы с источником низкого давления (ГЩ), управляющие каналы одаого из переключателей соед1шены с выходаыГЛИ

-Г qfjiQ iii-i

кaнaлalvlк генератора, первый упраБляю ш канал струйного яерершючателя соединен с БЫлодны:л канало:д предцдущего переключателя, а второй /правляющий канал через дроссель - с выходньп л каналол генератора.

Вентиляционные каналы генератора мог/т быть соединены с источником низкого давления через дроссель.

Первый перер;1яючатель гложет быть выполнен из нескольких стр/жых .усилителей.

Второй переключатель гложет быть выполнен из нескольких усилителей. Вентиляционные каналы второго перешгючателя могут быть соединены систочникогл низкого давления через .тфоссель.

Предаоженное изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен частотный датчик, на фиг.2-5 - варианты выполнения струйного частотного датчика.

Струйный частотный датчик содержит струйный генератор I, первый струйный переключатель 2, управляю:цие каналы 3 и 4 которого соединены с выходными каналами 5 и 6 генератора I, соответственно, второй cтpJЙный переьслючатель 7, управляющий канал 8 которого соединен с выходныгл каналогя 9 пере1иючателя 2, а управляющий канал 10 переключателя 7 - с выходньил каналом S генератора I. ..Шостабилыюсть характеристики переьслючателя 7 обеспечивается его геометрией или установкой в управляющем канале 10 .лросселя II. Каналы питания струйных переключателей соединены с источникол высокого давления через дроссели (не показано), а каналы вентил:яции - с источником низкого давления (не показано), напризлер, с окружающей средой или со сходом компрессора. Выходные каналы 12, 13 стр.лйного переключателя 7 соединены с пневмоэлектрическим преобразователем 14 (см. шиг.1)

-4Выходные каналы генератора I глог/т быть ооединены с .управляющими каналами 13 и 17 cTpyiiHoro переключателя 18. При этом управляющий канал 10 стр/йного переключателя 7 соединен с выходны . каналогл 3 генератора I через дроосель II (ом. сриг.З).

Выхо,дные каналы 12,13 отрушюго переключателя 7 могут быть соединены о управляющими каналагш 19,20 переключателя 21. Параллельно струйному пере1 ючателю 21 в охему может быть включен струйный переключатель 22 с управляющшж каналами 23 и 24, который осуществляет передачу сигнала на дополнительные, напрш-юр, резервные пневматические исполнительные механиз:.ш 25. Выходные каналы перерсльэчателя 21 соединены с пневг/юэлектрическим преобразователем 14 (см.фиг.4).

Выходные каналы 12, 13 стр,дшого переключателя 7 могут быть соединены с управляющжди канала1/1И 19, 20 переключателя 21, причем вентиляционные каналы струйного переьш-очателя 21 соедюены через дроссель 25, выполненный, например, в виде сопла Лаваля, с источником низкого давления. Выходные ьсаналы переключателя 21 соедш-шны с пневмозлектрическитл преобразователем 14 (см. фиг.5).

Струйный частотный датчик работает следующим образом. Воздух под высоким давлением, например, из компрессора газот рбинного двигателя, поступает к соплам питания струйного переключателя 2, и генератора I. Вентиляционные каналы генератора I и переключателей 2, 7 сообщаются с источником низкого давления, например, с окр пкающей средой или со входом компрессора. В выходных каналах 5 и 6 струйного генератора I формируются пульсации давления с периодом -i-r которые, поступая в управляющие каналы 3 и 4 переключателя 2 вызовут его соответствующие переключения. При этом в выходных кана;1ах перехслючателя 2 будут формироваться 1шпульсы давления, запаздывающие относительно ;Шпульсов в тгравляющ тх каналах 3 и 4

величин/ времени t/) 2 задержки икшульса в переключателе 2. Следовательно, к /правляпцигл каналам 8 и 10 переключателя 7 поступят Игшульсы с выхо,дного 1чанала 6 генератора I и с выходного канала 9 перек.чючателя 2.

За счет моностабильности характеристик переключателя 7 ограничена величина сигнала в канале 10, вследствие чего достигается переключение струи питания перешгючателя 7 в канал 13 при поступлении сигнала а управляющий канал 8, независш ю от наличия сигнала в канале 10, и переключение струи питания в канал 12 только при поступлении сигнала в управляющий канал 10 при отсутствии сигнала в канале 8. 11оэто:лу в выходных каналах переключателя 7 длительность 1 7шульсов пульсащй давления зависит от времени запаздывания сигнала 1-2, велич1ша коэффициента заполнения итушульсов Cj зависит от вел1гчины отношения абсолютных давлений источников высокого и низкого давления (поскольку от отношения давлений на генераторе I зависит период колебаний tr , а от отношения давлений на переключателе 2 зависит вреш запаздывания сигнала tu2}.

Если вент ишционные каналы генератора I соединить с источником низкого давления через дроссель 15 (сгл. фиг. 2), то отношение давлений на генераторе б,/дет постоянным и величина-fr s будет зависеть от отношения давлений, а будет зависеть только от тммпературы в генераторе. Следовательно выходной сигнал такого датчика будет нести информацию как о величине отношения двух абсолютных давлений (по величине коэффициента заполнения ш.шульсов (J fn2/tr ), так и о температуре (по частоте колебаний генератора f , которая пропорциональна скорости звука в воз.духе (газе), проходящем через генератор). Коэффициент заполнения ш,шульсов ( не будет зависеть от величины температуры воздуха, поскольку г и Ьп2 обратно пропорциональны корню квадратному из температ:;фы воздуха в генераторе I.

Таким образо;л, соединение вентиляционных каналов генератора с иоточником низкого давления через дроооель 15 позволяет получить сигнал, нес/щиЁ информацию как о велэтшш отношения дв.ух абсолютных давлений P2/PI (1,2 - величины абсолютных давлений источников низкого и высокого давлений, соответственно) по величине коэффвд циента заполнения иь/шульсов (j , так и о температуре воздуха (газа) - по частоте п льсадий / , что расшшяет функциональные возмошюсти устройства, одаовременно, пленяется чувствительность датчика К j ((J ) (Р2/Р1}, которая при определенном проходном сечении дросселя 15 может быть повышена.

При выполнении стр шюго переь тючателя 2 в виде двух последовательно включенных струйных элементов (см. фиг.З), увеличивается время задержки сигнала Гп2, что повышает чувствительность датчика. Такке появляется возмокность увеличить давление питания струйного переключателя 18, что существенно упрощает настройку струйного частотного датчика.

При выполнении струйного переключателя 7 в виде нескольких струшых усилителей (см. фиг.4), сигнал от переключателя 7 поступает как в управляющие каншты 19 и 20 переключателя 21, который усиливает сигнал по мощности и передает его на пневмоэлектропреобразователь 4, так и в управляющие каналы 23,24 перещхючателя 22, который дает возможлость передать сигнал на дополнительные, например, резервные пневматические исполнительные механиз:-1ы 25, что расширяет функциональные возглошюсти датчика.

Если вентиляционные каналы стружого переключателя 21 соединить с источником низкого давления через дроссель 26 (см. фиг.5), то отношение давлений на струйном переключателе будет постоянны у1 (при достаточно высоком отношении давлений . Абсолютное давление в вентиляционных каналах nepei-слючателя 21 якяяется частью абсолютного давления в канале питания переключателя 21.

Величин/ этого давления мо;-шо определить из известных соотношений ,для ме;к,дросоельных камер, которые в случае критическ гк реншмов течения в .дросселях и при малых расходах через управляющие каналы переключателя 21 Moifso представить:

в21 ( Гп 2I/PB2I) РП21 где:

Рп21 и Гв21 - соответственно площади сопла питания перешпочателя 21 и проходного сечения дроссел. 25,

Рп21 и Рв21 - абсолютные давления на входе в сопло питания переключателя 21 и на входе в дроссель 23. Двошая а.шлитуда пульсаций давления аР21 в выходных каналах переключателя 21 пропорциональна перепаду на сопле питания переключателя:

(Рп21-Рв21) где:

аР21 - дв01шая агшлитуда пульсаци:. давления в выходных каналах переключателя 21,

Lvp2I - коэффициент восстановления давления переключателя о (Определяется конструкцией перер:лючате.ля. У используемых в настоящее время переключателей Ф21 примерно равен 0.5)

Следовательно соединение вентиляционных каналов переключателя с источником низкого давления через ,дроссель позволяет пол.гчить в выходном сигнале дополнительн ао информацию о величине абсолютного давления питания переключателя (по величгше аг.шлитуды выходного сигнала).

Так1м образом, в пре,длоЕенном датчике при сравнительной простоте конструкции ВЫХОДНОЕ сигнал не требует специальных алгоритмов обработки. При этом, сигнал такого датчика может не с т и информацшо:

переключателя 21 (либо о вел гчике абсолютного давления, если вентиляционные каналы выходного переключателя 21 соединены с источником низкого давления через .дроссель 26, работающий в критическоь режЖЮ, либо о величине избыточного давления, при отсутствии дросселя 26),

- о температуре рабочего (газа)

Зто расширяет функциональные ВОЗИОЕНОСТИ струйного частотного датчика, позволяет /.-леньшить количество датчиков, используеьтых в системе регулиро - ания. Прш-ленение датчика отношения абсолютных давлений с широтнош-шульсншлодулированАШм сигналом с выходом на пневматический исполнительный механизм не требует-,-, никаких дополнительных преобразователей, так как осреднение усаленных сигналов может осущесткляться прямо в зттравляющих полостях силового пневмоцилин,11ра, что упрощает систему.

Начальник ОНТШ С./ Р.В.Лук

Claims (5)

1. Струйный частотный датчик, содержащий струйный генератор, канал питания которого соединен с источником измеряемого давления, а вентиляционные каналы - с источником низкого давления, отличающийся тем, что устройство дополнительно содержит струйные переключатели, один из которых имеет моностабильную характеристику, каналы питания переключателей соединены с источником высокого давления, а вентиляционные каналы - с источником низкого давления, при этом управляющие каналы одного из струйных переключателей соединены с выходными каналами генератора, первый управляющий канал другого струйного переключателя соединен с выходным каналом предыдущего переключателя, а второй управляющий канал - с выходным каналом генератора.

2. Датчик по п.1, в котором вентиляционные каналы генератора соединены с источником низкого давления через дроссель, например сопло Лаваля.

3. Датчик по пп.1 и 2, в котором первый переключатель выполнен из двух или нескольких струйных усилителей.

4. Датчик по пп.1 - 3, в котором второй переключатель выполнен из нескольких струйных усилителей.

5. Датчик по пп.1 - 4, в котором вентиляционные каналы второго переключателя, в частности, последней ступени, соединены с источником низкого давления через дроссель, например сопло Лаваля.