Устройство преобразования давления в пропорциональную частоту

Авторы патента:

G01P5/14 - путем измерения разности давлений в текучей среде

Владельцы патента RU 2772700:

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 при измерении скоростных параметров и управления в системах, подверженных радиационным воздействиям и работающим во взрывоопасных условиях, а также в авиационных приборах летательных аппаратов. Техническим результатом является снижение погрешности измерения за счет включения местных обратных связей. Устройство преобразования давления в пропорциональную частоту содержит семимембранный блок сравнения, последовательно связанные с ним апериодическое звено, усилитель мощности с обратной связью по давлению, струйный генератор частоты с частотным выходом устройства, струйный усилитель-формирователь, два струйных импульсатора с апериодическими звеньями в обратной связи в каждом, каналы обратной связи с минусовыми камерами блока сравнения. 1 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 (RU 156837 U1, 20.11. 2015 г.).

Известно устройство, у которого вырабатывается струйный частотный сигнал с последующим преобразованием в пневматический аналоговый сигнал (RU 157945 U1, 20.12.2015 г.), принятое за прототип. Частотный инверсноамплитудный выход струйного генератора подается в пневматическую емкость, разделенную мембраной. В емкости формируются аналоговые сигналы, каждый через свои последовательно соединенные струйный преобразователь импульсов постоянной длительности и амплитуды с пневматической емкостью и линейным дросселем.

Недостатком известного устройства является отсутствие местных обратных связей по давлению, которые повышают стабильность работы устройства и снижают погрешность измерения.

Техническим результатом является повышение точности при включении местной обратной связи и быстродействия при меньшем количестве мембранных элементов.

Технический результат достигается тем, что устройство преобразования давления в пропорциональную частоту, характеризующийся тем, что содержит семимембранный блок сравнения, последовательно связанные с ним апериодическое звено, усилитель мощности с обратной связью по давлению, струйный генератор частоты с частотным выходом устройства, струйный усилитель-формирователь, два струйных импульсатора с апериодическими звеньями в обратной связи в каждом, каналы обратной связи с минусовыми камерами блока сравнения через апериодические звенья.

Многие параметры производственных процессов представляются в виде величин давления в аналоговом виде. С развитием техники и повышением объемов переработки информации требуются представления об объектах управления с цифровыми характеристиками, позволяющие улучшить качество производимых материальных продуктов, а также повысить их технологическую безопасность.

Однако достаточно много показателей (измеряемых) производственных параметров в виде давления не линейны к первичному измеряемому параметру, например, «расход- давление», «температура-давление», и др.

Изобретение направлено на создание способа и устройства преобразования значения давления в аналоговом представлении в пропорциональную частоту следования сигналов давления.

Устройство содержит семимембранный блок сравнения 1 с камерами А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, К, усилитель мощности 2 с дросселями R₁ и R₂ в обратной связи, апериодическое звено 3 с сопротивлением R₃ и емкости V₁, усилитель мощности 4, струйный генератор частоты сигналов давления 5, струйный усилитель-формирователь 6 с отдельным стабилизированным питанием, два струйных импульсатора 7 и 8 с апериодическими звеньями в обратной связи в каждом, содержащие соответственно сопротивления R₄₁ и R₅ и емкости V₂ и V₃, каналы обратной связи 9 и 10, соединенные с минусовыми камерами Ж и Д блока сравнения 1.

Преобразуемое давлении Р_вх поступает в плюсовую камеру Б блока сравнения 1, а в плюсовую камеру Е опорное давление Р₀. В выходных камерах А и К формируется давление на вход в усилитель мощности 2, который, благодаря делителю с дросселями с соответствующими сопротивлениями R₁ и R₂ в обратной связи к минусовой камере В блока сравнения 1 равно P₁=k₁(P_вх+P₀-P_Д-P_Ж), где k₁=(R₁+R₂)/R₁ коэффициент усиления. Это давление поступает к апериодическому звену 3 с сопротивлением R₃ и емкостью V₁ и поступает в усилитель мощности 4, повторяясь по давлению P₁, и далее на вход в генератор 5 частоты сигналов давления и в качестве обратной связи в плюсовую камеру Г. Такая схема выполняет функцию интегрирования сигнала Р₁=k₁(Р_вх+Р₀-Р_Д-Р_Ж). Т.о. давление P₁ на входе в струйный генератор 5 формируется как Р₂=(1/Q) ∫ k₁(P_вх+Р₀-Р_Д-P_Ж)dt, т.е. по интегральному закону с постоянной интегрирования Q. По мере роста давления Р₂ на входе в генератор 5 растет частота f выходных взаимоинверсных сигналов давления (на рисунке жирная и тонкая линии), которые по двум каналам поступают на струйный усилитель 6, формирующий сигналы давления с постоянными амплитудами Р₂₁ и Р₂₂ с той же частотой .

Далее сигналы давления Р₂₁ и Р₂₂ поступают в импульсаторы 7 и 8, которые в зависимости от значений сопротивлений Р₄ и R₅ и емкостей V₂ и V₃ формируют импульсы постоянной амплитуды Р₃₁ и Р₃₂ и заданной длительностью t_u. Импульсы Р₃₁ и Р₃₂ с частотой f, зависимой от давления Р₂ поступают по каналам обратной связи 9 и 10 в минусовые камеры Ж и Д, где суммируются в камерах в давления по формулам Р_Д=Р₃₁•D и Р_Ж=Р₃₂•D, где D - коэффициент заполнения объемов камер Ж и Д соответственно импульсами Р₃₁ и Р₃₂. Параметр D=t_u/T, где Т - период колебаний сигналов давлений Р₂₁ и Р₂₂ с частотой f. После компенсации входного сигнала, поступающего в камеру Б, частотными сигналами P₂₁ и Р22 в установившемся режиме давления РД и РЖ прямо пропорциональны частоте f=k Р_вх.

Сумма давлений Р_Д+Р_Ж вычитается в блоке сравнения 1 из суммы давлений Р_вх+Р0, что приводит к снижению частоты генератора 5 до частоты, которая соответствует значению входного давления Р_вх+Р₀.

Преимущества предложенной схемы:

- пропорциональная непрерывная зависимость частоты f от входного давления Р_вх;

- двухканальная обратная связь расширяет диапазон преобразования давления в пропорциональную частоту;

- импульсная форма поступлений сигналов давлений в блок сравнения повышает точность операции;

- дополнительная местная обратная связь по давления повышают стабильность работы устройства и снижают погрешность измерения.

Устройство преобразования давления в пропорциональную частоту, характеризующееся тем, что содержит семимембранный блок сравнения, последовательно связанные апериодическое звено, усилитель мощности с обратной связью по давлению, струйный генератор частоты с частотным выходом устройства, струйный усилитель-формирователь, два струйных импульсатора с апериодическими звеньями в обратной связи в каждом, каналы обратной связи с минусовыми камерами блока сравнения.

Группа изобретений относится к системе и способу обнаружения и изоляции отказов в системе воздушных сигналов с невыступающими приемниками давления. Система содержит множество отверстий для отбора давления, расположенных в носовом обтекателе космического летательного аппарата, по меньшей мере три датчика давления, множество модулей интерфейса датчиков, электронные схемы и компьютер управления полетом.

Способ трехосного измерения воздушной скорости // 2765800

Изобретение относится к области авиации, а именно к измерению скорости летательных аппаратов в трех измерениях. Способ трехосного измерения воздушной скорости содержит этапы, на которых набегающие прямой и обратный скоростные потоки воздуха по трем пространственным осям доставляют к входам патрубков, расположенных в обтекаемом корпусе, проводят потоки через сопла питания проточных струйных автогенераторов с частотным выходом пневматических давлений, выводят потоки в общую камеру всех автогенераторов и далее остаточный поток выводят вне корпуса через сопло выхода в окружающую среду, преобразуют пневматический частотный выход через свои пневмоэлектропреобразователи в электрический частотный сигнал, подают его в цифровом виде значения частоты в микропроцессор, определяют векторы и углы воздушной скорости по разнице двух величин скоростей на разных сторонах корпуса.

Трехосный измеритель воздушной скорости // 2762539

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростных параметров и аэродинамических углов в системах воздушных сигналов летательных аппаратов. Техническим результатом является упрощенное построение системы измерения истинной воздушной скорости.

Система и способ оценки воздушной скорости летательного аппарата на основании модели лобового сопротивления // 2756243

Группа изобретений относится к системе и способу оценки множества параметров воздушной скорости. Система содержит один или более процессоров, память, хранящую данные для их исполнения процессором для реализации способа, заключающегося в том, что принимают множество рабочих параметров режимов работы летательного аппарата, определяют коэффициент лобового сопротивления по оси полусвязанной системы координат на основании указанного множества рабочих параметров, определяют коэффициент подъемной силы по оси связанной системы координат при низкоскоростном режиме, оценивают динамическое давление на основании одного из коэффициента лобового сопротивления по оси полусвязанной системы координат и коэффициента подъемной силы по оси связанной системы координат и оценивают указанное множество параметров воздушной скорости на основании динамического давления.

Система и способ оценки воздушной скорости летательного аппарата на основании модели накопления данных о погоде. // 2755843

Группа изобретений относится к системе и способу оценки множества параметров воздушной скорости. Система содержит один или более процессоров и память, хранящую данные и программный код, который при его исполнении процессором, приводит к осуществлению способа, заключающегося в том, что принимают множество рабочих параметров, представляющих рабочие режимы летательного аппарата, на основании которых определяют модельное динамическое давление, основанное на установившихся режимах полета, определяют переходное динамическое давление, основанное на экстремальных режимах полета, на основании отклонения температуры и вектора инерционной скорости оценивают устойчивость летательного аппарата определенным образом, на основании которой определяют, находится ли летательный аппарат в экстремальном режиме полета.

Способ интеллектуальной информационной поддержки экипажа вертолета по высотно-скоростным параметрам и параметрам воздушной среды, окружающей вертолет, и устройство для его осуществления // 2730814

Группа изобретение относится к способу и устройству определения высотно-скоростных параметров вертолета (ВСПВ) и метеорологических параметров воздушной среды, окружающей вертолет (МПВС). Для реализации способа формируют аэрометрическую информацию набегающих, образованных пропульсивными силами вертолета воздушных потоков, а также ветра, обеспечивают интеллектуальную информационную поддержку экипажа по ВСПВ и МПВС для всех этапов и режимов летной эксплуатации вертолета определенным образом, обеспечивая экипаж необходимой информацией.

Аэродинамическое крыло летательного аппарата с адаптивно изменяющейся поверхностью // 2660191

Устройство аэродинамическое крыло с адаптивно изменяющейся поверхностью для компенсации турбулентности содержит подвижные пластины, которые имеют две оси вращения, опирающиеся на элементы каркаса крыла. На поверхности каждой пластины расположен датчик, измеряющий внешнее давление.

Система воздушных сигналов вертолета // 2651315

Система воздушных сигналов вертолета содержит неподвижный многоканальный проточный аэрометрический приемник в виде разнесенных по высоте экранирующих дисков, трубки полного давления, кольцевые каналы с отверстиями, являющимися приемниками дросселированного статического давления, осесимметричный приемник, отверстие - приемники полного давления результирующего набегающего воздушного потока вихревой колонны, отверстия - приемники для забора давлений, определяющих положение вектора результирующей скорости набегающего воздушного потока, камеру статического давления, кожух, пневмопроводы, пневмометрические преобразователи, измерительные преобразователи температуры, электроизмерительную схему, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, коммутаторы, термоэлектрические нагревательные элементы, соединенные определенным образом.

Способ измерения пульсаций сверхзвукового потока и устройство для его реализации (варианты) // 2638086

Изобретения относятся к авиационной технике, а именно к измерительной технике для диагностики параметров потока, в частности к способам и устройствам для разделения суммарного поля пульсаций сверхзвукового потока на вихревую, энтропийную и акустическую моды (модовой декомпозиции). Способ включает измерение пульсаций сверхзвукового потока приемными датчиками пульсаций давления.

Способ измерения параметров пульсирующего потока // 2559566

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к способам определения динамики изменения газодинамических параметров потока в лопаточных машинах и каналах, например в лопаточных компрессорах, трубопроводах и диффузорах в заданных областях течения, как в пограничных зонах, так и в ядре газового потока, и может быть использовано для диагностирования технического состояния газотурбинных двигателей, исследования течения в трубопроводах и каналах с отрывом потока.