Тепловой меточный вариометр

 

Изобретение относится к области измерительной техники и позволяет повысить точность измерения вертикальной скорости. Разность расходов через информационные каналы 2 и 3 пропорциональна вертикальной. скорости, если она положительна, вым приходит на триггер 11 и проходит неинвертированным на триггер 18 импульс с компаратора 8, при этом триггер 18 переходит в состояние 1, а если первым на триггер 8 приходит импульс с компаратора 8 , то триг (Л Ч --J ЕЭЗ (Vy)

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) Ai (д11 4 С 01 Р 5/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A8TOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3795053/24-10 (22) 25.07.84 (46) 30.07.86.Бил. ¹ 28 (71) Казанский ордена Трудового

Красного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им. А.Н.Туполева (72) А.В.Ференец . (53),531.767 (088 ° 8) (56) Браславский Д.A. и др. Авиационные приборы и автоматы. М.: Машиностроение, 1978,. с, 211-213.

Авторское свидетельство СССР № 595674., кл. С Ol Р 5/12, 1978. (54) ТЕПЛОВОЙ МЕТОЧНЫЙ ВАРИОМЕТР (57) Изобретение относится к области измерительной техники и позволяет.повысить точность измерения вертикальной скорости. Разность расходов через информационные каналы 2 и 3 пропорциональна вертикальной, скорости, если она положительна,пер вым приходит на триггер 11 и прохо- дит неинвертированным на триггер 18 импульс с компаратора 8, при этом триггер 18 переходит в состояние "1", а если первым на триггер 18 приходит

1 импульс с компаратора 8, то триг1247760 гер 18 остается в положение "О".Триг- ности импульса компаратора 8, формиI I гер ll управляет работой счетчика руется на счетчике 13, который уп13. Число импульсов тактового гене- равляется логическим элементом ратора 14, пропорциональное длитель- . ИЛИ 16. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения вертикальной . скорости летательного аппарата, и может быть использовано в качестве элемента пилотажно-навигационных систем или как автономный прибор.

Целью изобретения является повышение точности измерения вертикальной скорости.

На фиг.1 представлена структурнофункциональная схема предлагаемого вариометра; на фиг.2 — временные диаграммы; на фиг. 3 — схемы информационного канала.

Вариометр содержит проточную диффереицирующую камеру 1, первый 2 и второй 3 информативные каналы,нагнетатель 4, опорный генератор 5 нагнетателя, первыи 6 и второй 6 самобалансирующиеся мосты, генератор 7 ! импульсов тока, первый 8 и второй 8 компараторы, первый 9 и второй 9 управляемые источники опорного напряжения, первый 10 и второй 10 управляемые инверторы, первый 11 триггер, программируемый делитель 12 частоты, первый 13 и второй 13 счетчик, генератор 14 тактовых импульсов, арифметическое логическое устройство 15, логический элемент ИЛИ 16, выходной преобразователь 17, второй триггер 18, капилляр 19 информативного канала, контактные площадки 20, проволочные терморезисторы 21.

Нагнетатель 4, информативный канал 3, дифференцирующая камера 1 и информативный канал 2 соединены последовательно, образуя замкнутый пневматический контур, в котором за счет работы нагнетателя осуществляется постоянный переток воздуха (на чертеже по часовой стрелке). Привод нагнетателя 4 осуществляется от опориоro генератора 5. На выходе генерато.ра 7 импульсов тока последовательно включены по одному проволочному терморезистору с первого и второго ин- i

\ формативных каналов (соответственно

2 и 3), расположенному первым в капилляре по ходу потока. Вторые по ходу потока терморезисторы информативных каналов 2 и 3 включены соответственно в самобалансирующиеся мос( ты 6 и 6 . Выходы самобалансирующих-. ся мостов подключены к первому и через соответствующий управляемый ис1 точник 9 и 9 опорного напряжения— к второму входу соответствующего ком ! паратора 8 и 8 . Выход первого компа"

15 ратора подключен к входу первого уп равляемого инвертора 10, а также к первому кодирующему входу программируемого делителя 12 частоты и первому входу элемента ИЛИ 16. Выход вторО рого компаратора 8 подключен к входу второго управляемого инвертора

10, а также к второму кодирующему входу программируемого делителя 12 частоты и второму входу элемента

25 ИЛИ 16. Выходы управляемых инвертоI ров 10 и 10 связаны с входом первого триггера 11, а выход первого управляемого инвертора 10, кроме того,с входом второго триггера 18, Второй триггер 18 переключается только по импулЬсу положительной полярности и определяет знак выходной величины ("+" или "-"). Первый триггер 11 переключается по переднему фронту им35 пульса (или импульсу положительной ,полярности со входного дифференциатора), его выход связан с управляющими входами первого 10 и второго,10 инверторов. Генератор 14 тактовых импульсов подключен к входу первого, счетчика 13 и через программируемый делйтель частоты — входу второго

I счетчика 13, Управляющий вход первого счетчика 13 подключен к выходу первого триггера И, а управляющий

4 вход второго счетчика 13 — к выходу логического устройства 15, выход ко3 . 1247.760 4 торого подключен к выходному преобра-, зователю 17 вариометра.

Тепловой меточный вариометр работает следующим образом.

Нагнетатель 4 преобразует электрический сигнал с опорного генератора 5 в пневматический (расход воздуха через замкнутый пневматический контур). При нулевой вертикальной скорости, когда статическое давление 10

P не изменяется, расход воздуха через информативные каналы 2 и 3 одинаков и выходной сигнал вариометра. равен нулю. При положительной вертикальной скорости, когда статическое f5 давление уменьшается, объемный расход через информативный канал 2 складывается из опорного расхода, создаваемого нагнетателем 4 и инфор- мативного расхода, пропорционально- 20

ro вертикальной скорости и создаваемого за счет дифференцирующих свойств проточной камеры 1. Расход через информативный канал 3 в любом. случае остается равным опорному.Та- 25 ким образом, разность расходов через информативные каналы,2 и 3 пропорциональна вертикальной скорости.

3а счет работы генератора импульсов тока производится импульсный

30 нагрев проволочек информативных каналов 2 и 3, расположенных первыми по потоку, и формируются тепловые метки — локальные области перегретого воздуха, которые смещаются вмес- 35 те с потоком по капиллярам к приемным проволочкам, включенным в самобалансирующиеся мосты 6 и 6 . При прохождении тепловых меток в информативных каналах 2 и 3 через прием- 40 ные проволочки-терморезисторы на выходе самобалансирующихся мостов появляется импульс напряжения, максимум которого соответствует моменту прохождения меткой базового расстоя- 45 ния (расстояние от излучающей до приемной проволочки). В .соответствии с предыдушим импульсом на источниI ках 9 и 9 опорного напряжения формируется уровень срабатывания соот- 50 ветствующего компаратора по первому входу. Опорное напряжение может соответствовать, например, 0,7-0,9 мак" симума предыдущего импульса. Для обеспечения высоких метрологических 55

;характеристик вариометра, особенно ! в диапазоне околонулевых скоростей, целесообразно формировать опорное напряжение, исходя из условия постоянства длительности импульса на выходе компаратора. При достижении напряжения на выходе самобалансирующего моста опорного уровня компаратор срабатывает, формируя прямоугольный импульс, средняя по времени точка которого соответствует моменту прохождения меткой базового расстояния °

Допустим, что вертикальная скорость положительна, статическое давление уменьшается и расход через информативный канал 2 оказывается больше, чем через информативный канал 3.

Тогда метка в информативном канале 2 первой достигает приемного терморезистора и импульс на выходе компаратора 8 появляется раньше, чем на вы.ходе компаратора 8 ° Импульс с компаратора 8 без изменений проходит через управляемый инвертор 10 на триггер ll, По переднему фронту импульса триггер 11 переходит в состояние "1", переключая управляемый инвертор 1.0 в режим инвертирования. Импульс с

I компаратора 8 поступает на триггер

ll инвертированным, поэтому переход триггера в состояние "0 происходит по заднему фронту импульса компаратора. Триггер 11 управляет работой счетчика 13, число импульсов на котором после одного такта измерения пропорционально интервалу времени от переднего фронта импульса с компара.тора 8 до заднего фронта импульса с компаратора 8, т.е. времени пролета меткой базового расстояния плюс длительность импульса с компаратора.

Число импульсов тактового генератора 14, пропорциональное длительности импульса компаратора 8,формирует-! ся на счетчике 13, который управляется логическим элементом ИЛИ 16.

Счетчик 13 отсчитывает импульсы, поступающие с тактового генератора

14 через программируемый делитель 12 частоты, когда выход элемента ИЛИ 16 в состоянии "1", т.е..когда проходит импульс с первого 8 или второго 8 компаратора.

Программируемый делитель 12 частоты осуществляет деление на 2 или на 4 в зависимости от сигнала на кодирующем входе. Если "1" только на. одном из кодирующих входов, то осуществляется деление на 2, если "1" на обоих кодирующих входах, осущест1247760

Информативный канал (фиг. 3) состоит из капилляра 19, четырех контактных площадок 20 и двух проволочек-терморезисторов 21. Капилляр 19 может быть выполнен, например, из стеклянной трубочки с внутренним диаметром 0,8-1 мм с отполированными торцовыми поверхностями, на которые напыляются в виде секторов четыре контактные площадки — по две симметрично относительно оси капилляра на каждом торце. При этом контактные площадки по возможности должвляется деление на 4. Таким образом, \ на счетчике 13 формируется код, пропорциональный добавке ко времени пролета меткой базового расстояния, как при разнесенных по времени импульсах компараторов, так и при перекрывающихся (при околонулевых вертикальных . скоростях). На арифметическом логическом устройстве 15 производится вы- 10 ( читание кода счетчиков 13 и 13, сигнал на его выходе прямо пропорционален измеряемой вертикальной скорости. Выходной преобразователь может быть выполнен в виде дешифратора с 15 ячейками памяти и индикатором или логического устройства и служит для индикации,,согласования вариометра с бортовыми вычислительными устройствами или коррекции методических погрешностей вариометра, Знак вертикальной скорости определяется состоянием триггера 18. Если вертикальная скорость положительна, первым приходит на триггер ll и проходит неинвертированным на триггер 18 импульс с компаратора 8, при этом триггер 18 переходит в состояние "1".

Если первым на триггер 11 приходит

t импульс с компаратора 8, то импульс 30 с компаратора 8 неинвертируется и не воспринимается триггером 18 (триггер 18 остается в положении "0").

Тактирование элементов и устройств может осуществляться от функциональных импульсов или отдельного тактирующего устройства, объединенного, допустим, с выходным преобразователем. Так, сброс счетчиков 13 и 13 а также приведение в "0" триггера,10

18 может осуществлять я импульсом с генератора тока, т.е. в начале нового такта измерения. Запуск может, осуществляться по заднему фронту им.пульса триггера 11. 45 ны быть симметричны и относительно плоскости, перпендикулярной оси капилляра и делящей его пополам. К каждой паре контактных площадок 20 привариваются проволочки-терморезисторы 21 так,что на каждом торце оказывается по одному терморезистору.

Проволочки располагаются диаметрально, т.е. по диаметру окружности, образованной внутренней поверхностью капилляра на. срезе торца. При такой установке проволочка проходит через ось капилляра и образуемая мета оказывается симметричной относительно оси с максимумом температуры, приходящимся благодаря отводу тепла на контактные площадки, именно на ось капилляра. Проволочка-терморезистор на другом торце располагается аналогично первой, причем в одной плоскости с ней (на виде слева вторая проволочка не видна за первой в просвет окна капилляра). 3а счет такого взаимного расположения проволочек удается наиболее эффективно использовать тепловую энергию метки при регистрации.

Формула изобретения

Тепловой меточный вариометр, содержащий опорный генератор, подключенный к нагнетателю, схему обработки сигнала, проточную дифференцирующую камеру, связанную с полостью статического давления через первый информативный канал и через последовательно включенные второй информативный канал и нагнетатель, а также два терморезистора и два самобалансирующих моста, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены два терморезистора, подключенных к генератору импульсов тока, два компаратора, два управляющих источника опорного напряжения, генератор тактовых импульсов, два управляемых инвертора, программирующий делитель частоты, два триггера, элемент

ИЛИ, арифметическое логическое устройство, два счетчика и выходной преобразователь, причем выход первого и второго самобалансирующих мостов подключены к первому входу и через соответствующий управляемыйисточник опорного напряжения — к вторым входам соответственно первого и вто1247760 рого компараторов, выход первого компаратора соединен через первый управляемый инвертор с первым и вторым триггерами, а также с первым кодирующим входом программируемого делителя частоты и первым входом элемента

ИЛИ, выход второго компаратора соединен с кодирующим входом программируемого делителя частоты, вторым входом элемента ИЛИ и через второй уп- . равляемый инвертор — с первым триггером, выход которого подключен к входам управления первого и второго инверторов, а генератор тактовых им-. пульсов подключен к первому счетчи4 ку и через программируемый делитель частоты — к второму счетчику, вход управления первого счетчика подключен к выходу первого триггера, а вход управления второго счетчика - к выходу элемента ИЛИ, выходы счетчиков через арифметическое.логическое устройство связаны с выходным

1Î преобразователем, второй вход которого соединен с.выходом второго триггера, при этом информативные каналы выполнены в виде капилляров оди накового внутреннего диаметра и длины, 1 а дополнительные терморезисторы рас: положены на торцах каждого капилляра.

12477бО

Составитель Ю.Мручко

Техред Н.Бонкало

Редактор Н.Швыдкая корректор О.Луговая

Заказ 4118/43

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )Х-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4