Способ обработки данных, полученных с измерительных каналов устройства измерения атмосферных параметров Российский патент 2025 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно: к устройствам измерения параметрам атмосферы, установленным на военную гусеничную машину (ВГМ).

Основным элементом измерительного устройства является датчик ветра, который обеспечивает измерение параметров атмосферы, включающее в себя определение атмосферного давления, температуры воздуха, скорости и направления ветра. Датчик ветра представляет собой конструкцию с герметичными входными каналами для передачи давления от входных отверстий обтекателя до первых входов датчиков перепада давления и канал статического давления для передачи давления до вторых входов датчиков перепада давления и датчика атмосферного давления. Дополнительно введен блок управления, представленный в виде электронного блока комбинированного с программно-аппаратным комплексом для настройки и калибровки параметров датчиков перепада давления, датчика атмосферного давления и датчика температуры воздуха, для чего выходы этих датчиков соединены с соответствующими входами блока управления для настройки и калибровки измеряемых параметров атмосферы относительно изменения температуры. В датчике ветра также имеются электромагнитные клапаны, обеспечивающие открытие и закрытие каналов для обеспечения условий измерений.

Техническая проблема заключается в повышенной погрешности результатов измерения параметров ветра и температуры окружающего воздуха, необходимых для учета погодных условий при осуществлении выстрела при движении ВГМ. Для правильной работы датчиковой аппаратуры и проведения точных измерений в технике необходимо обеспечить изотермические условия, но в условиях применения на военной технике такая задача усложняется условиями плотности компоновки и ограничениями по размещению габаритных изделий в незащищенных объемах снаружи.

Техническим результатом осуществления заявляемого способа обработки данных является введение алгоритма компенсации погрешности во времени работы, обеспечивающего учет саморазогревания датчиковой аппаратуры с электромагнитными клапанами, и алгоритма периодической калибровки с различными временными интервалами, обеспечивающего минимизацию погрешности измерения без создания изотермических условий измерений. Снижение погрешности измерения температуры воздуха и параметров ветра, в свою очередь, повышает точность выработки углов прицеливания и бокового упреждения, что обеспечивает повышение точности стрельбы из вооружения ВГМ, на которой используется датчик ветра с реализованным способом обработки данных.

Известен датчик ветра [1, 2270466] в который, в частности, дополнительно введены датчик атмосферного давления, канал статического давления, четыре датчика перепада давления, конструктивно объединенные в блок чувствительных элементов, другие дополнительные конструктивные элементы, позволяющие получить технический результат - увеличение числа и расширение рабочего диапазона измеряемых параметров (поперечной и продольной составляющих скорости ветра и атмосферного давления), а также повышение точности измерений. Однако заявленный в упомянутом [1, 2270466] датчик ветра и давления не позволяет измерять температуру воздуха, настраивать и калибровать параметры атмосферы относительно изменения температуры, что сказывается на точности измерений, и не имеет возможности передачи данных через цифровой интерфейс.

В качестве прототипа заявляемого способа выбран патент [2, 2728502], защищающий датчик ветра, давления, температуры и в качестве технического результата заявившего увеличение числа и рабочего диапазона измеряемых параметров воздуха, повышение точности измерений, унификация применения. В отличие от предыдущего аналога, в конструкцию введен датчик температуры воздуха, расположенный между обтекателем и датчиками перепада давления и находящийся в открытой части блока чувствительных элементов. При этом корпус обтекателя выполнен с двумя парами входных отверстий. Таким образом, задача источника [2, 2728502] созвучна с решаемой настоящей заявкой. Тем не менее, при анализе заявленного результата установлено, что конструкцией не обеспечивается компенсация (учет) ее разогрева из-за работы внутренних элементов, нагревающихся при работе, например, упомянутых электромагнитных клапанов, обеспечивающих открытие и закрытие каналов. При этом не обеспечивается учет изменяющихся характеристик измерительных элементов датчика, что способствует возникновению погрешности результатов измерения параметров ветра и температуры окружающего воздуха, необходимых для учета погодных условий при осуществлении выстрела.

Предлагаемый способ обработки данных обеспечивает учет саморазогревания конструкции и реализует периодическое проведение калибровки измерительных элементов по параметрам ветра, что и обеспечивает повышение точности измерений параметров ветра.

Осуществление способа обработки данных, полученных с измерительного канала датчика температуры воздуха, иллюстрируется блок-схемой (фиг.) с диаграммой, цифрами на которой обозначено:

1 – передача значения температуры, °С, в измерительном канале датчика ветра в блок управления, содержащего алгоритмический модуль, реализующий снижение выдаваемого значения температуры с течением времени и выполненного в виде электронного блока комбинированного с программно-аппаратным комплексом для настройки и калибровки параметров ветра, способствующих повышению точности выработки углов прицеливания и бокового упреждения, что обеспечивает повышение точности стрельбы из вооружения ВГМ;

2 – Т_макс - максимальное значение времени (от 1 до 5 час; определяется по технической характеристике типа датчиков ветра), после которого компенсирующая поправка не изменяется (см. диаграмму), мин;

3 – выходное значение температуры, учитывающее саморазогрев по заданной практически подтвержденной зависимости, °С;

4 – значение (показания) таймера с момента включения датчика ветра в работу, с;

5 – t_макс - максимальное (определенное опытным путем) компенсирующее значение температуры, вычитаемое из значения температуры, полученного от измерительного канала датчика ветра, °С.

Осуществление способа обработки данных температуры производится следующим образом: при каждом включении датчика ветра происходит включение таймера и из текущего значения температуры, автоматически измеренного в измерительном канале датчика ветра, вычитается рассчитанное опытным путем корректирующее значение, которое, в свою очередь, меняется с течением времени от нуля до максимального значения t_макс. После достижения таймером значения времени T_макс значение корректирующей поправки перестает изменяться (см.график алгоритмического модуля, фиг.).

Осуществлением способа обработки данных, полученных с измерительных каналов датчика ветра является выполнение последовательных дополнительных калибровок после включения датчика ветра в работу. Для сравнения: в прототипе [2, 2728502] реализуется калибровка при включении датчика ветра в работу и далее в процессе работы каждые 15-30 минут. В заявляемом способе обработки данных учитывается необходимость выполнения цикла калибровок через разные временные интервалы, в т.ч.:

- повторная калибровка через время от 30 с до 150 с после включения;

- повторная калибровка через время от 150 с до 270 с после включения;

- повторная калибровка через время от 270 с до 890 с после включения;

- последующие периодические калибровки каждые 900 с работы до выключения датчика ветра.

Предложенный подход позволяет компенсировать погрешность измерительных каналов ветра по мере ее накопления при прогреве датчика ветра и измерительных элементов канала датчика ветра.

Таким образом, обеспечивают минимизацию погрешностей измерения параметров ветра при работе упомянутого датчика ветра и создают условия для получения технического результата заявляемого способа обработки данных введением алгоритма компенсации погрешности во времени, обеспечивающего учет саморазогревания датчиковой аппаратуры с электромагнитными клапанами, и алгоритма периодической калибровки с различными временными интервалами, обеспечивающего минимизацию погрешности измерения температуры воздуха и параметров ветра, что повышает точность выработки углов прицеливания и бокового упреждения, обеспечивая повышение точности стрельбы из вооружения ВГМ.

Литература:

1. Мягков В.К. и др. Датчик ветра и давления. Патент 2270466. МПК G01W 1/00. Приоритет от 10.09.2004 г. Опубл. 20.02.2006 г., бюл. №5. Патентообладатель Красногорский з-д им. С.А. Зверева, г. Красногорск, Моск. обл.

2. Данилов А.П. и др. Датчик ветра, давления и температуры. Патент 2728502. МПК G01W 1/00. Приоритет от 26.12.2019 г., опубл. 29.07.2020 г., бюл. № 22. Патентообладатель Красногорский з-д им. С.А. Зверева, г. Красногорск, Моск. обл.

Изобретение предназначено для обработки данных, полученных с измерительных каналов устройства измерения атмосферных параметров, включающего датчик ветра, датчики перепада давления, датчик атмосферного давления и датчик температуры воздуха, соединенные с блоком управления, включающим программно-аппаратный комплекс, выполненный с возможностью калибровки датчиков. Сущность: при каждом включении устройства выполняют корректировку показаний измерительного канала датчика температуры путем вычитания из текущего значения температуры, полученного от измерительного канала датчика температуры, корректирующего значения температуры, обусловленного саморазогреванием датчиковой аппаратуры и изменяющегося с течением времени от нуля до максимального значения. При этом проводят цикл калибровок датчиков перепада давления, датчика атмосферного давления и датчика температуры воздуха по следующей схеме: через 30-150 с после включения, затем через 150-270 с после включения, затем через 270-890 с после включения, затем проводят периодические калибровки через каждые 900 с работы устройства. Технический результат: повышение точности измерений. 1 ил.

Способ обработки данных, полученных с измерительных каналов устройства измерения атмосферных параметров, включающего датчик ветра, датчики перепада давления, датчик атмосферного давления и датчик температуры воздуха, соединенные с блоком управления, включающим программно-аппаратный комплекс, выполненный с возможностью калибровки датчиков, отличающийся тем, что при каждом включении устройства выполняют корректировку показаний измерительного канала датчика температуры путем вычитания из текущего значения температуры, полученного от измерительного канала датчика температуры, корректирующего значения температуры, обусловленного саморазогреванием датчиковой аппаратуры и изменяющегося с течением времени от нуля до максимального значения, а также тем, что проводят цикл калибровок датчиков перепада давления, датчика атмосферного давления и датчика температуры воздуха по следующей схеме: через 30-150 с после включения, затем через 150-270 с после включения, затем через 270-890 с после включения, затем проводят периодические калибровки через каждые 900 с работы устройства.