СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПРОВЕРКИ ДАТЧИКОВ СКОРОСТИ ВЕТРА Российский патент 2009 года по МПК G01P21/00 

Изобретение относится к области систем диагностики приборов и устройств комплексов вооружения, имеющих в своем составе датчики скорости ветра, в частности танковых систем управления огнем.

В настоящее время в системах управления огнем, особенно расположенных на подвижных объектах, для учета боковой составляющей скорости ветра, в наибольшей степени влияющий на точность стрельбы, все большее распространение получают датчики ветра емкостного типа, чувствительными элементами которых являются мембраны, расположенные по обеим сторонам датчика. При этом давление, создаваемое воздушным потоком, поступает к мембранам через небольшие приемные отверстия, расположенные в приемной головке датчика ветра, вынесенной на некоторую высоту над объектом, что позволяет повысить точность измерения, исключив искажения, вызываемые обдувом самого объекта [1].

Для настройки и проверки работоспособности датчиков боковой составляющей скорости ветра в настоящее время используются способы, основанные на создании тарированного ветрового потока с помощью вентилятора, расположенного в специальном корпусе с соплом, направляемым на приемные отверстия датчика ветра и сравнении заданной и измеренной с помощью датчика ветра скоростей. Например, аэродинамическая труба КПА 9В732 [2], используемая в качестве прототипа данного изобретения.

Основным недостатком данного способа является значительная погрешность задания тарированного значения скорости воздушного потока в связи с:

- флуктуациями воздушного потока, выходящего из сопла аэродинамической трубы;

- невозможностью вручную направить воздушный поток строго перпендикулярно к приемному отверстию датчика ветра, что приводит к неточности выделения его боковой составляющей.

Кроме того, существенным недостатком данного способа является его сложность, связанная с необходимостью переустановки аэродинамической трубы для обдува приемной головки с двух сторон.

Задачей данного изобретения является устранение указанных выше недостатков существующего способа проверки работоспособности датчика ветра емкостного типа.

Данный способ основан на имитации воздушного потока с помощью создания в полости мембран избыточного давления воздуха (например, с помощью микрокомпрессора), соответствующего имитируемому скоростному напору ветрового потока и вычислении заданной скорости ветрового потока по созданному избыточному давлению воздуха.

При этом в связи с тем, что давление, создаваемое ветровым потоком, зависит не только от его скорости, но и от давления и температуры окружающей среды, в заявляемом способе предлагается измерять эти параметры и вносить соответствующие поправки в значение задаваемого давления, например, в соответствии со следующим выражением:

где Vm - имитационное значение скорости воздушного потока, Wм - частота вращения микрокомпрессора, Твоз - температура окружающего воздуха, Рвоз - давление окружающего воздуха, K1, K2 и К3 - масштабные коэффициенты.

Устройство, реализующее данный способ проверки датчиков скорости ветра, представлено на чертеже.

Оно включает устройство задания требуемого значения избыточного воздушного давления 1, воздействующего на чувствительные элементы датчика ветра 2 и имитирующего ветровой поток задаваемой скорости, а также индикаторное устройство 3, показывающее заданное значение скорости воздушного потока.

При этом в этом устройстве в качестве источника избыточного воздушного давления использован микрокомпрессор 4, снабженный устройством измерения частоты его вращения 5 и трубопроводами 6, соединяющими его выход с чувствительными элементами датчика ветра 2.

Кроме того, в устройство введены функциональный преобразователь 7, устройство вычисления разности 8, а также датчики температуры 9 и давления 10 окружающего воздуха.

При этом первый вход устройства вычисления разности 8 связан с выходом устройства задания требуемого значения избыточного воздушного потока 1, а его второй вход - с выходом устройства измерения частоты вращения микрокомпрессора 5.

Выход устройства вычисления разности 8 соединен с управляющим входом микрокомпрессора 4, второй выход устройства измерения частоты вращения микрокомпрессора 5 связан с первым входом функционального преобразователя 7, второй и третий вход которого соответственно соединены с выходами датчика температуры 9 и давления окружающего воздуха 10. Выход функционального преобразователя 7 связан с входом индикаторного устройства 3.

Устройство работает следующим образом.

При необходимости проверки датчика ветра 2 воздуховоды 6 плотно прижимаются к отверстиям, связывающим чувствительные элементы с окружающей средой.

С помощью устройства задания требуемого значения избыточного воздушного давления 1, пропорционального частоте вращения микрокомпрессора 4, проверяющий задает требуемую скорость воздушного потока, ориентируясь по показаниям индикаторного устройства 3. Значение заданной частоты вращения W_зад микрокомпрессора 4 с выхода устройства 1 поступает на первый вход устройства вычисления разности 8, на второй вход которого поступает сигнал, соответствующий истинной скорости вращения микрокомпрессора 4 Wм, измеренный с помощью датчика частоты вращения 5. Сигнал разности W_зад-Wм, соответствующий ошибке частоты вращения микрокомпрессора 4, поступает на его вход и вызывает изменение частоты его вращения.

Сигнал, соответствующий истинной скорости вращения микрокомпрессора 4 Wм, с выхода датчика 5 поступает также на первый вход функционального преобразователя 7, на второй и третий входы которого поступают сигналы, соответствующие температуре Tвоз и давлению Рвоз окружающей среды (с выходов датчиков 9 и 10).

Функциональный преобразователь 7 в соответствии с выражением (1) вычисляет имитационное значение скорости воздушного потока, которое и отображается на индикаторном устройстве 3.

При проведении проверки проверяющий, сравнивая показания датчика ветра с имитационным значением скорости воздушного потока, судит о работоспособности и точности измерения проверяемого датчика ветра.

Для проведения проверки работоспособности и точности датчика ветра при его обдуве с другой стороны достаточно подключить к трубопровод 6 к чувствительному элементу, расположенному с противоположной стороне датчика датчика 2.

Перечень используемых источников информации

1. Теория и конструкция танка, т.10. Испытания военно-гусеничных машин. М: Машиностроение, 1989, 232 с.

2. Теория и конструкция танка, т.3. Испытания танкового вооружения. М: Машиностроение, 1983, 264 с. - прототип.

Изобретение относится к системам диагностики приборов и устройств комплексов вооружения, имеющих в своем составе датчики скорости ветра. Способ и устройство проверки датчиков скорости ветра емкостного типа основаны на создании в измерительных отверстиях датчика ветра избыточного давления воздуха, например, с помощью микрокомпрессора, соответствующего имитируемому скоростному напору ветрового потока, воздействии им на чувствительные элементы датчика ветра, измерении давления и температуры воздуха окружающей среды и вычислении имитационного значения скорости ветрового потока. Изобретение позволяет произвести проверку работоспособности и точности датчиков, расположенных на подвижном объекте, в полевых условиях. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ проверки датчика ветра, заключающийся в имитации давления воздушного ветрового потока, замере показаний датчика скорости ветра и сравнении этих показаний с их имитационным значением, отличающийся тем, что в нем герметизируют приемные отверстия датчика ветра, создают в них избыточное давление воздуха, соответствующее имитируемому скоростному напору ветрового потока, воздействуют им на чувствительные элементы датчика ветра, измеряют давление и температуру воздуха окружающей среды и вычисляют имитационное значение скорости ветрового потока в соответствии с тарировочной таблицей.2. Способ проверки по п.1, отличающийся тем, что избыточное давление воздуха, воздействующее на чувствительные элементы датчика ветра, создают с помощью микрокомпрессора, а соответствующее значение скорости ветрового потока вычисляют в соответствии с выражением

где Vm - имитационное значение скорости воздушного потока;

Wм - частота вращения микрокомпрессора;

Твоз - температура окружающего воздуха;

Рвоз - давление окружающего воздуха;

К1, К2 и К3 - масштабные коэффициенты.