Способ преобразования струйного частотного сигнала Российский патент 2022 года по МПК G01P15/00 

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

Известен способ, реализованный в устройстве, 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 способа, операции которого выражены в виде работы устройства, является невысокое быстродействие, поскольку передача сигналов выполняется полностью на мембранных элементах.

Известен способ частотно-аналоговой связи, при которой 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 способа 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 г.).

Известен способ, при котором струйный частотный сигнал с последующим преобразованием в пневматический аналоговый сигнал (RU 157945 U1, 20.12.2015 г.). По известному способу, принятому за прототип, частотный разнополярный 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, пневматическую емкость и линейный дроссель. Недостатком известного способа является большое количество операций преобразования, что вызвано наличием двух частотных линий с расположенными в каждой аппаратным набором пневматических устройств.

Техническим результатом является снижение количества операций в линейке преобразования частотного струйного сигнала.

Технический результат достигается тем, что по способу преобразования струйного частотного сигнала давления входной частотный сигнал давления подают в сопла управления струйного усилителя с соплом питания, осевым приемным каналом и двумя боковыми приемными каналами, по мере увеличения частоты входного сигнала накапливают в осевом приемном канале величину потока струи сопла питания струйного усилителя, передают накапливаемый поток питания в пневматическую емкость, используют ограниченный диапазон давления накопленной части потока питания на выход.

На чертеже показана схема по способу преобразования струйного частотного сигнала давления.

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 инверсно-амплитудные 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 приращения краевой расходной части потока к основной расходной части в зависимости от увеличения частоты колебаний пневматического давления (общего расхода) в одном из приемных каналов выражена в виде быстро убывающей ординаты, стремящейся к некоторой постоянной величине расхода потока.

Обнаруженное свойство колебательного процесса струйного течения в струйном усилителе автогенератора использовано в разработке данного изобретения для преобразования частотного пневматического сигнала.

Работа по способу преобразования струйного частотного сигнала давления происходит следующим образом. Частотный сигнал давления, как входной, например, струйного автогенератора 1, подают в сопла 2 и 3 управления струйного усилителя 4 с осевым приемным каналом 5 и двумя боковыми приемными каналами 6 и 7, формируют потенциал давления в осевом приемном канале 5, накапливают потенциал давления, по мере увеличения частотного входного сигнала по частоте и расходу, величины потока 8 струи сопла питания 9 струйного усилителя 4, состоящей из основной части 10 и присоединенных краевых несимметричных частей 11 и 12 во время прохода потока 8 по камере взаимодействия усилителя 4, неизвестные доли краевых частей потока 8 струи питания попадают в боковые приемные каналы 6 и 7 и атмосферные камеры 13 и 14, при этом основную часть 10 потока 8 передают в пневматическую емкость 15, используют ограниченный диапазон давления из емкости 15 на выход.

Устройство, построенное с использованием предложенного способа, имеет статическую характеристику увеличения давления и расхода в приемном канале 5 при увеличении давления и расхода потока 8 питания. После анализа статической характеристики начальную ее часть на малых частотах возможно отделяется для уменьшения погрешности линейности характеристики для использования ограниченного диапазона.

Предложенным приемом включения осевого приемного канала в состав струйного усилителя с последующим переводом струйного сигнала через пневматическую камеру в активную нагрузку получено свойство преобразования частотного струйного сигнала при снижении количества операций в линейке преобразования.

Изобретение относится к области автоматики и предлагается к использованию измерения и управления в системах, подверженных радиационным воздействиям и работающих во взрывоопасных условиях, а также в авиационных приборах. Способ преобразования струйного частотного сигнала давления содержит этапы, на которых входной частотный сигнал давления подают в сопла управления струйного усилителя с соплом питания, осевым приемным каналом и двумя боковыми приемными каналами, по мере увеличения частоты входного сигнала накапливают в осевом приемном канале величину потока струи сопла питания струйного усилителя, передают накапливаемый поток питания в пневматическую емкость, используют ограниченный диапазон давления накопленной части потока питания на выход. Технический результат – снижение количества операций в линейке преобразования частотного струйного сигнала. 1 ил.

Способ преобразования струйного частотного сигнала давления, характеризующийся тем, что входной частотный сигнал давления подают в сопла управления струйного усилителя с соплом питания, осевым приемным каналом и двумя боковыми приемными каналами, по мере увеличения частоты входного сигнала накапливают в осевом приемном канале величину потока струи сопла питания струйного усилителя, передают накапливаемый поток питания в пневматическую емкость, используют ограниченный диапазон давления накопленной части потока питания на выход.