Способ построения струйного автогенератора Российский патент 2023 года по МПК G01P5/14 

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.

Известен способ построения струйного автогенератора в статье (Попов А.И., Беляев М.М. Возможные диапазоны струйного расходомера / Труды 13-го Всероссийского совещания по проблемам управления (ВСПУ XIII, Москва, 2019). Москва: ИПУ РАН, 2019. С. 2780-2785), по которому для расширения частотного диапазона струйного автогенератора применен возвратный поток с набором технических устройств для его осуществления, что значительно усложняет способ дополнительными измерительными приемами.

Известен способ построения струйного автогенератора, принятый за прототип (СГМБ, Руководство по эксплуатации, СПЭФ.407279.005 РЭ ТУ), по которому в устройство струйного автогенератора из трех струйных усилителей введены дополнительные каналы, непосредственно связывающие измерительный канал со сливным каналом через дроссели для повышения верхней границы диапазона. Недостатком такого приема расширения частотного диапазона, в виде не измеряемого байпаса, является одновременное повышение нижней границы частотного диапазона. Кроме того, в наборе струйных усилителей, составляющих струйный автогенератор, для удобства сборки один из них имеет удлиненные коммуникационные каналы передачи выходного сигнала, которые увеличивают инерционные свойства с понижением диапазона частотного выходного сигнала для всего струйного автогенератора.

Техническим результатом является построение струйного автогенератора с параметрами линии обратной связи, способствующими расширению частотного диапазона измерения.

Технический результат достигается тем, что принимают способ построения струйного автогенератора, характеризующегося тем, что собирают струйный автогенератор из трех послойно соединенных струйных усилителей, связанных в кольцо последовательной передачей сигнала, при этом определяют одинаковую геометрию проточной камеры взаимодействия для двух усилителей, располагают из двух первый усилитель в первом слое, располагают второй усилитель во втором слое, удлиняют канал питания второго усилителя, выполняют увеличенную геометрию третьего усилителя с прежней ориентацией, располагают третий усилитель в третьем слое, совмещают оси входов и выходов трех усилителей на разных слоях, причем размещение над первым слоем второго слоя с вторым усилителем выполнено со смещением вдоль своей продольной оси таким образом, чтобы входные каналы совпадали по центрам переходных отверстий в слоях с отверстиями выходных каналов предыдущего нижнего слоя, а размещение над вторым слоем третьего усилителя выполнено со смещением вдоль своей продольной оси таким образом, чтобы выходные каналы совпадали по центрам переходных отверстий в слоях с отверстиями входных каналов усилителя первого слоя, а входные совпадали с выходными каналами второго усилителя второго слоя.

Струйный автогенератор, как в прототипе, состоит из трех струйных усилителей 1, 2 и 3, входы и выходы которых замкнуты в кольцо обратными связями для обеспечения генерации. При этом выполнение автогенератора предлагается в виде «слоеного пирога» на основании слоя с первым усилителем. Размещение над первым слоем второго слоя с вторым усилителем требует смещения вдоль своей продольной оси таким образом, чтобы входные каналы совпадали по центрам переходных отверстий в слоях с отверстиями выходных каналов предыдущего (нижнего) слоя.

Размещение над вторым слоем третьего усилителя требует смещения вдоль своей продольной оси таким образом, чтобы выходные каналы совпадали по центрам переходных отверстий в слоях с отверстиями входных каналов усилителя первого слоя, а входные совпадали с выходными каналами второго усилителя второго слоя.

Для обеспечения кольцеобразной передачи сигналов и для уменьшения длины коммуникационных каналов обратной связи струйного генератора третий усилитель в способе построения по прототипу развернут на 180° в своей плоскости относительно первого и второго струйных усилителей. При однотипном выполнении проточной камеры третьего усилителя в том же масштабе (как в прототипе), что и два других усилителя для подключения к первому по схеме кольца передачи сигнала, приходится увеличивать коммуникационные длины его входных и выходных каналов. При этом в такой схеме сборки по слоям каналы связи между входными и выходными каналами первого и второго усилителей сокращаются до минимума, а каналы передачи сигнала между третьим усилителем и первым - эти каналы обратной связи, расположенные в третьем слое, практически нельзя исключить или минимизировать. Это отрицательное свойство послойной сборки проявляется тем самым в виде негативного влияния на частотную характеристику автогенератора (повышение линейности и увеличение динамического диапазона измерения).

Длины коммуникационных каналов и их емкости увеличивают долю времени в периоде колебаний сигналов давления автогенератора (с повышением скорости с повышением перепада давления эта доля увеличивается для сжимаемых сред), что существенно нарушает пропорциональную зависимость изменения частоты от измеряемого параметра (скорость, расход) и ограничивает диапазон измерений по максимальной частоте, т.е. сужает динамический диапазон. Для сведения к минимуму влияния коммуникационных каналов между усилителями на выходную характеристическую частоту конструктивно совмещают входы и выходы трех усилителей на разных слоях.

По способу построения струйного автогенератора выбирают струйный автогенератор из трех послойно соединенных струйных усилителей с последовательной передачей сигнала и связанных в кольцо, определяют одинаковую геометрию проточной камеры взаимодействия для двух усилителей, располагают из двух первый усилитель в первом слое, располагают второй усилитель во втором слое, удлиняют канал питания второго усилителя, выполняют увеличенную геометрию третьего усилителя с прежней ориентацией (как в прототипе), располагают третий усилитель в третьем слое, совмещают оси входов и выходов трех усилителей на разных слоях.

Длины коммуникационных каналов и их емкости увеличивают долю времени в периоде формируемой выходной частоты автогенератора, что существенно нарушает пропорциональную зависимость изменения частоты от измеряемого параметра и ограничивает диапазон измерений по максимальной частоте. В струйном автогенераторе из трех последовательно в слоях связанных струйных усилителей, усилитель третьего слоя изготовлен в увеличенном масштабе к двум другим с одинаковой геометрией проточной камеры, в плоской геометрии которой увеличена длина от сопла питания до приемных каналов, укорочены длины каналов обратной связи автогенератора расположением входа усилителя третьего слоя непосредственно над выходом усилителя второго слоя и выхода над входом усилителя первого слоя.

По предложенному способу построения по сравнению с построением в прототипе практически осуществлена замена выходных длинных каналов третьего усилителя увеличенной длиной проточной камеры взаимодействия масштабируемого третьего усилителя, частотные характеристики которой зависят только от скорости струйного течения, как и в первых двух усилителях. Удлиненные каналы третьего усилителя в прототипе автогенератора увеличивали в струйном автогенераторе индуктивные и емкостные составляющие в периоде колебаний, что приводили к отклонению пропорциональной зависимости частоты от скорости (расхода) и уменьшали частотный динамический диапазон измерения.

Положительный эффект осуществляется тем, что третий струйный усилитель (замыкающий) выполнен в увеличенном масштабе в соотношении в диапазоне 1,2…2,5:1 к двум другим в цепи автогенератора. Пропорционально изменяется длина передачи сигнала от сопла питания до приемного сопла. Увеличенные геометрические размеры снижают влияние «паразитных» длин коммуникационных каналов в обратной связи автогенератора. Соответствующее отношение отражается в ширине канала питания третьего усилителя к ширине каналов питания первого и второго струйных усилителей. При этом автомодельность конфигураций всех элементов струйных усилителей остается такой же.

Такое построение струйного автогенератора с параметрами линии обратной связи, которые снижают влияние индуктивной и емкостной составляющих в выходных каналах при передаче информационного сигнала, способствует расширению частотного диапазона измерения.

Предлагаемый способ устраняет вынужденное удлинение указанных в прототипе коммуникационных каналов, уменьшает длину коммуникационных каналов в обратной связи автогенератора его с входными каналами струйных усилителей, повышает точность преобразования измерительной информации и расширяет частотный динамический диапазон измерения.

Изобретение относится к области автоматики. В способе построения струйного автогенератора собирают струйный автогенератор из трех послойно соединенных струйных усилителей с последовательной передачей сигнала и связанных в кольцо, определяют одинаковую геометрию проточной камеры взаимодействия для двух усилителей, располагают из двух первый усилитель в первом слое, располагают второй усилитель во втором слое, удлиняют канал питания второго усилителя, выполняют увеличенную геометрию третьего усилителя с прежней ориентацией, располагают третий усилитель в третьем слое, совмещают оси входов и выходов трех усилителей на разных слоях. Технический результат – повышение точности преобразования измерительной информации, расширение частотного диапазона измерения.

Способ построения струйного автогенератора, характеризующийся тем, что собирают струйный автогенератор из трех послойно соединенных струйных усилителей, связанных в кольцо последовательной передачей сигнала, при этом определяют одинаковую геометрию проточной камеры взаимодействия для двух усилителей, располагают из двух первый усилитель в первом слое, располагают второй усилитель во втором слое, удлиняют канал питания второго усилителя, выполняют увеличенную геометрию третьего усилителя с прежней ориентацией, располагают третий усилитель в третьем слое, совмещают оси входов и выходов трех усилителей на разных слоях, причем размещение над первым слоем второго слоя с вторым усилителем выполнено со смещением вдоль своей продольной оси таким образом, чтобы входные каналы совпадали по центрам переходных отверстий в слоях с отверстиями выходных каналов предыдущего нижнего слоя, а размещение над вторым слоем третьего усилителя выполнено со смещением вдоль своей продольной оси таким образом, чтобы выходные каналы совпадали по центрам переходных отверстий в слоях с отверстиями входных каналов усилителя первого слоя, а входные совпадали с выходными каналами второго усилителя второго слоя.