Преобразователь струйного частотного сигнала

Авторы патента:

G01P15/00 - Измерение ускорения и замедления; измерение импульсов ускорения

Владельцы патента RU 2762540:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области автоматики и предлагается к использованию измерения и управления в системах, подверженных радиационным воздействиям и работающим во взрывоопасных условиях, а также в авиационных приборах. Преобразователь струйного частотного сигнала давления характеризуется тем, что содержит на первой пластине струйный усилитель с соплом питания, соплами управления, осевые и боковые симметричные приемные каналы, на второй пластине – пневматическую камеру с емкостями, разделенными сужением, вход одной из них соединен с выходом осевого приемного канала усилителя на первой пластине. Техническим результатом является снижение количества линий преобразования частотного струйного сигнала. 2 ил.

Изобретение относится к области автоматики и предлагается к использованию при измерении и управления в системах, подверженных радиационным воздействиям и работающим во взрывоопасных условиях, а также в авиационных приборах.

Известно устройство, например, для процедуры измерения ускорения, по которому формирующие импульсы частоты генератора с помощью апериодических звеньев в виде дросселей и емкостей преобразуются в аналоговый сигнал давления, причем по пути формирования выполняется отбор по группам входных пневматических импульсов, набираемых за период частоты генератора (SU 1702354 А1, 20.07.1989). Недостатком этого устройства является невысокое быстродействие, поскольку передача сигналов выполняется полностью на мембранных элементах.

Известно устройство, в котором частотные сигналы струйного генератора, выполненного секционным в виде последовательно соединенных в кольцо триггеров с раздельными входами, от прямых и инверсных выходов триггеров проходят по параллельным линиям, каждая из которых содержит стабилизатор и импульсатор на струйных элементах. При этом выходные сигналы линий формируют аналоговые сигналы в камерах давлений дополнительных сумматоров, далее объединенных в общий. Недостатками известного устройства является разделение сигналов струйного генератора по секциям с последующим объединением для получения суммарного аналогового сигнала, что требует дополнительного согласования по сдвигам фаз отдельных секций струйного генератора совместно с набором струйных элементов преобразования в каждой линии (RU 156837 U1, 20.11.2015).

Известно устройство, у которого вырабатывается струйный частотный сигнал с последующим преобразованием в пневматический аналоговый сигнал (RU 157945 U1, 20.12.2015), принятое за прототип. Частотный инверсноамплитудный выход струйного генератора подается в пневматическую емкость, разделенную мембраной. В последней формируются аналоговые сигналы противоположных знаков, каждый через свои последовательно соединенные струйный преобразователь импульсов постоянной длительности и амплитуды, пневматическая емкость и линейный дроссель. Недостатком известного устройства является наличие двух частотных линий с расположенным в каждой аппаратным набором пневматических устройств, что усложняет состав преобразователя.

Техническим результатом является снижение количества линий преобразования частотного струйного сигнала.

Технический результат достигается тем, что преобразователь струйного частотного сигнала давления содержит на первой пластине струйный усилитель с соплом питания, соплами управления, осевые и боковые симметричные приемные каналы, на второй пластине - пневматическую камеру с емкостями, разделенными сужением, вход одной из них соединен с выходом осевого приемного канала усилителя на первой пластине.

Исследуя устройство, принятое за прототип, М.М. Беляев (соавтор RU 157945 U1, 20.12.2015 г.) экспериментально с помощью термоанемометров выявил удивительное свойство струйного автогенератора. Выходные инверсноамплитудные сигналы по расходу состоят из основной части, одновременно принадлежащие двум выходным сигналам, несмотря на разницу во времени их формирования под действием управляющих сигналов. Т.е. объемное «тело» струйного потока не полностью отклоняется в разные стороны. В процессе переброски потока питания к приемным каналам образуются несимметричные краевые потоки при основной части потока, т.е. струйный поток фактически, частотно вибрируя, стоит, мало отклоняясь от своего среднего положения в силу инерционности по мере увеличения частоты и расхода, и прибавляет к своему положению несимметричные краевые потоки, образуя суммарный поток, то в одном приемном канале, то в другом. Этот суммарный поток определяет конечное давление и расход в первом и втором приемных каналах струйного усилителя автогенератора. Статическая характеристика зависимости расхода за минусом приращения краевой расходной части потока от основной расходной части, в зависимости от увеличения частоты колебаний пневматического давления и общего расхода в одном из приемных каналов, выражена в виде быстро убывающей ординаты, стремящейся к некоторой постоянной величине расхода потока.

Указанное свойство колебательного процесса струйного течения в струйном усилителе автогенератора использовано в разработке преобразователя частотного пневматического сигнала.

На чертежах показан преобразователь струйного частотного сигнала давления, состоящего из двух частей, собранных послойно на пластинах. Верхняя крышка со штуцерами не показана.

На фиг.1 показан слой геометрической конфигурации струйного усилителя преобразователя струйного частотного сигнала давления. Струйный усилитель, предложенной геометрии, сделан по технологии 3-D стереолитографии по патенту RU 2498121 С1 от 15.10.2012.

На фиг.2 показан слой геометрической конфигурации пневматической камеры стабилизации давления преобразователя струйного сигнала давления.

Геометрия усилителя 4 вырезается на одной пластине, пневматическая камера 15 с входом и выходом - на другой и обе пластины заключаются в обкладки.

Работа преобразователя струйного частотного сигнала давления происходит следующим образом. Частотный инверсноамплитудный ± Δƒ сигнал давления 1, например струйного автогенератора, подают в сопла 2 и 3 управления струйного усилителя 4 с осевым приемным каналом 5 и двумя боковыми приемными каналами 6 и 7. Поток питания 8 подводится к соплу 9. Дополнительные приемы в организации камеры взаимодействия состоят в том, что боковые стенки выполнены скругленными с уменьшением влиянием пристеночного эффекта для увеличения нестабильности нейтрального положения потока питания и присоединением краевых потоков при переключении из любого крайнего положения. В осевом приемном канале 5 формируется некоторый потенциал давления с небольшой переменной составляющей по давлению. По мере увеличения частотного сигнала по частоте и величине расхода, происходит накопление величины потока 8 струи сопла питания 9 струйного усилителя 4. В течение прохода по камере взаимодействия потока 8 с окружающей средой поток 8 приобретает присоединенные краевые несимметричные части 11 и 12 потока. Поток 8 состоит из основной части 10 и частей 11 и 12. В процессе переключения основной части 10 потока 8 краевые части 11 и 12 струи питания переходят в боковые приемные каналы 6 и 7 и частично в атмосферные выходы 13 и 14. Далее основная часть 10 потока 8 переходит в пневматическую камеру 15, с двумя емкостями, разделенными сужением 18 в которой происходит выравнивание до некоторой величины статического потенциала давления. После этой процедуры выравненный по давлению расход отправляется в нагрузку 19. 16 - выход из слоя струйного усилителя с переходом в слой пневматической камеры, 17 - вход в слой пневматической камеры.

Преобразователь имеет статическую характеристику увеличения давления и расхода в приемном канале 5 при увеличении давления и расхода потока 8 питания. При подготовке к установке в систему после анализа статической характеристики начальная ее часть на малых частотах возможно отделяется для уменьшения погрешности. Для этого оценивают измеренные в боковых приемных каналах 6 и 7 величины давления и при наличии нелинейности в характеристике используют ограниченный диапазон выходного давления основной части 10 потока питания 8 в нагрузке 19.

Преобразователь в составе струйного усилителя с осевым приемным каналом и пневматической камерой осуществляет перевод частотного струйного сигнала, сформированного в осевом приемном канале 5 в виде потенциала давления, последовательно через пневматическую камеру 15 в активную нагрузку 19. При этом получено снижение количества линий преобразования частотного струйного сигнала и упрощения состава преобразователя.

Преобразователь струйного частотного сигнала давления, характеризующийся тем, что содержит на первой пластине струйный усилитель с соплом питания, соплами управления, осевые и боковые симметричные приемные каналы, на второй пластине - пневматическую камеру с емкостями, разделенными сужением, вход одной из них соединен с выходом осевого приемного канала усилителя на первой пластине.

Изобретение относится к области приборостроения. Микромеханический акселерометр содержит основание, чувствительный элемент, состоящий из верхней и нижней крышек, инерционной массы, а также разделительный слой.

Акселерометр на фотоматрице // 2748583

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в качестве прецизионного датчика ускорений в системах навигации. Акселерометр на фотоматрице содержит, по меньшей мере, один источник света; по меньшей мере, одну фотоматрицу; контроллер для обработки информации; анализируемый объект - рабочее тело, ограничитель хода рабочего тела или ограничитель объема рабочего тела, в качестве рабочего тела используют плазму, твёрдое, жидкое, газообразное тело, а также их комбинации, причем рабочее тело выполнено с возможностью определения ускорения за счет изменения рабочего тела под действием этого ускорения - изменения объема, размера, формы, скорости перемещения, положения в пространстве относительно других объектов, при этом дополнительно используют сведения об изменении температуры рабочего тела.

Микромеханический акселерометр // 2746763

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при изготовлении микромеханических акселерометров, микрогироскопов, интегральных датчиков давления. Микромеханический акселерометр содержит основание, чувствительный элемент, состоящий из верхней и нижней крышек, инерционной массы, разделительный слой, клей-герметик.

Способ управления подвесом ротора электростатического гироскопа // 2746313

Изобретение относится к гироскопической технике, а именно к способам управления подвесом ротора электростатического гироскопа (ЭСГ), используемого для высокоточных измерений навигационных параметров подвижных объектов. В способе управления подвесом ротора ЭСГ парируют воздействие на ротор внешнего ускорения силами подвеса, образованными при подаче на пару электродов, установленных по каждой оси подвеса с противоположных сторон ротора, опорного напряжения, к которому на одном электроде прибавляют приращение напряжения, пропорциональное внешнему ускорению, действующему вдоль данной оси подвеса, а на другом, противоположном электроде, вычитают приращение напряжения.

Многокомпонентный акселерометр с одной массой // 2733974

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных мероприятий. Предложен сейсмический датчик, который содержит центральную массу, имеющую три главные оси и расположенную внутри рамы.

Акселерометр для измерения линейных ускорений // 2730423

Изобретение относится к области измерительной техники. Сущность изобретения заключается в том, что акселерометр для измерения линейных ускорений дополнительно содержит интегрирующее устройство и контроллер, выполняющий функцию формирования на своем выходе управляющий сигнал с периодом, кратным целому числу периодов знакопеременного сигнала опорной частоты, причем второй выход генератора знакопеременного сигнала опорной частоты соединен с входом контроллера, один из входов интегрирующего устройства соединен с выходом усилителя заряда, а второй - с выходом контроллера, а выход интегрирующего устройства является информационным выходом акселерометра.

Способ обеспечения температурной стабильности параметров молекулярно-электронного преобразователя в области высоких частот // 2724303

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способу обеспечения температурной стабильности параметров молекулярно-электронных преобразователей, используемых в линейных и угловых акселерометрах. Это изобретение может найти применение в сейсмодатчиках, датчиках для стабилизации движущихся объектов и систем инерциальной навигации, акселерометрах и гидрофонах высокой стабильности и точности.

Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр // 2716869

Изобретение относится к области измерительной техники и микросистемной технике. Сущность изобретения заключается в том, что интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр дополнительно содержит четыре неподвижных электрода емкостных преобразователей перемещений, четыре неподвижных электрода электростатических приводов, восемь дополнительных опор, восемь дополнительных П-образных систем упругих балок, причем четыре подвижных электрода емкостных преобразователей перемещений выполнены в виде Т-образных пластин с перфорацией с гребенчатыми структурами с трех сторон, соединенных с инерционной массой с помощью Ш-образных систем упругих балок, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, четыре неподвижных электрода емкостных преобразователей перемещений попарно объединены в два, а инерционная масса выполнена с перфорацией и состоит из двух частей: внутренней и внешней, соединенных двумя торсионами.

Способ управления электростатическим подвесом инерционной массы // 2712993

Изобретение относится к области прецизионного приборостроения и может быть использовано при разработке электростатического подвеса инерционной массы чувствительных элементов инерциальных систем. Способ управления электростатическим подвесом инерционной массы дополнительно содержит этапы, на которых в формируемом импульсном напряжении создают длительность импульсов пропорционально величине откорректированного напряжения, затем, если откорректированное напряжение больше нуля и инерционная масса удаляется от первого электрода подвеса, сформированное импульсное напряжение подают на первый электрод, а на второй электрод, расположенный с противоположной стороны инерционной массы, подают напряжение равное нулю, если откорректированное напряжение меньше нуля и инерционная масса удаляется от второго электрода подвеса, сформированное импульсное напряжение подают на второй электрод, а на первый электрод подают напряжение равное нулю, при нахождении инерционной массы в центре зазора между электродами на них подают нулевые напряжения.

Чувствительный элемент углового акселерометра // 2710100

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться в интегральных акселерометрах. Для измерения углового ускорения используется инерционная масса, на которую устанавливаются катушки датчика момента обратной связи и втулка с двумя регулировочными винтами, что позволяет увеличить ударопрочность, расширить частотный диапазон измерения углового ускорения.