Устройство для контроля варио-METPOB Советский патент 1981 года по МПК G01L27/00 

1

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для контроля вариометров.. .

Известны устройства для контроля вариометров, основанные на созданий в рабочей камере скорости изменения давления, пропорциональной скорости изменения высоты Vy, и сравнении показаний эталонного и контролируемого вариометров, имеющих одинаковый принцип действия (измерение перепада давления на капилляре). При контроле исключаются методические погрешности, присущие вариометрам (изменение вязкости воздуха от температуры, постоянство температурного градиента на высотах 0-11 км и др), ведется контроль только инструментальных погрешностей, определяющих качество изготовления контролируемых приборов 1.

Недостатком этих устройств является большая погрешность поддержания .скорости каменения давления в рабочей камере, обусловленная наличием запаздывания в в.ыдаче информации и скорости изменения давления в камере эталонным вариометром.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство, содержащее рабочую камеру, соединенную с источником давления через управляемое пневмосопротивление и снабженную датчиком давления, электрический вы5сод которого соединен с одним из входов суммирующего усилителя, выход которого соединен с обмоткой управляемого пневмосопротивления 2.

Однако данное устройство также не

0 обеспечивает высокой точности контроля вариометров.

Цель изобретения - повышение точности контроля вариометров.

Постановленная цель достигается

5 тем, что в устройство, Содержащее рабочую камеру, соединенную с источником давления через управляемое пневмосопротивление и снабженную датчиком давления, электрический выход

0 которого соединен с одним из йходов суммируквдего усилителя, выход которого соединен с обмоткой управляемого пневмосопротивления, введены вариометрический датчик и дифференцирующий

5 усилитель, а датчик давления выполнен трансформаторным с модулятором на входе и демодулятором на выходе и гиперболической выходной характеристикой, к первичной обмотке которого

0 через последовательно соединенные

дифференцирующий усилитель и модулятор подключен выход вариометрического датчика, а вторичная обмотка через демодулятор соединена с одним из входов суммирующего усиилтеля, к другому входу которого подключен варио;метрический датчик.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит рабочую камеру 1 с контролируемым прибором 2,регулируемый дроссель 3, состоящий из подвижного игольчатого клапана 4, управляемого вручную или соединенного с катушкой 5 управления, расположенной в кольцевом зазоре постоянного магнита б и сильфона 7, выполняющего роль пружины и герметизирующего дроссель. Входное отверстие дросселя 3 через клапан 8 соединено с источником вакуума и через клапан 9 с атмосферой. Вариометрический датчик 10 и барометр 11 подсоединены к рабочей камере 1. Вариометрический датчик 10 предназначен .для преобразования скорости изменения давлелшя в рабочей камере 1 в напряжеаиа псч:тояниого тока, барометр для определения давления (высоты) в рабочей камере.Трансформаторный датчик 12 статического давления, состоит из анероидной коробки 13, с которой жестко связан якорь 14 трапсформа.торно1о преобразователя 15, к:.;е;о1:;его первнчпуго vj и вторичную к ,, обмотки. Герметичньй корпус датчика 12 соединен с рабочей камерой 1.

Характеристика датчика (золзиси-мость выходного 1;апрял ен;:я пахчика

и.,,, от давления в камёр-а. Р.., ); ;--еет пЫл.,

гипербо.иический гшрактер - и., , К

где К - постоянный коэффициеггг.

Характеристика обеспечивается конструкцией траисформй1ТорногО преобразователя.

Дифференцирующий усилитель 16 предназначен для дифференцирования выходного напряжения вариометрического датчика 10. Модулятор 17 предназ.начен для преобразования постоянного напряжения на выходе дифференцирующего усилителя и пропорциональное ему переменное напряжение, необходимое для питания трансформаторного преобразователя 15. Демодулятор 18 .предназначен для.преобразования переменного выходного напряжения датчика 12 в постоянное. Двухполярный источник 19 напряжения предназначен для выдачи скорости изменения высоты в рабочей камере в виде напряжения, Требуемое .напряжение устанавливается с помощью потенциометра 20, который отградуированв единицах вертикальной с.корости. Устройство содержит суммирующий усилитель 21, входы которого соединены с выходами вариометрического датчика 10, демодулятора 18

и двухполярного источника 19 напряжения, а выход подключен к катушке 5 управления регулируемого дросселя 3. Указывающий прибор 22 предназначен для визуального определения скорости изменения высоты в рабочей камере 1. Указывающий прибор представляет собой вольтметр, подключенный к выходу суммирующего усилителя 21.

Устройство работает следующим образом.

Для создания в рабочей камере 1 скорости изменения высоты, соответствующей подъему самолета, на выходном потенциометре 20 двухполярного

источника 19 устанавливают напряжение УЗ, соответствующее проверяемому значению вертикальной скорости. Закрывают клапан 9 и открывают клапан В. При этом.давление Р (разрежение) через регулируемый дроссель. 3 поступает в

рабочую -камеру 1 и из рабочей камеры

в контролируемый вариометр 2, вариометрический датчик 10 и барометр 11.

Выходное напряжение вариометрического датчика поступает, на вход суммирующего усилителя 21 и дифференцирующего усили±еля 16. Выходное напряжение дифференциального усилителя 16 преобразуется модулятором 17 в напряженив переменного тока, который,протекая через первичную обмотку v,) трансформаторного преобразователя 15, датчика 12 абсолютного давления, на}зодит во вторичной обмотке wg датчика

папряхсение ,которое обратно пропорционально величине абсолютного давления в рабочей камере

3Kd

6

я«

(1)

где ф - магнитный поток;

v-j , VJ- число витков в первичной и

вторичной обмотках;

3 - ток в первичной обмотке; S - площадь полюсов магнитопровода;О - длина воздушного зазора

между якорем 14 и магнитопроводом 15; К - постоянный коэффициент,

зависящий от конструктивных параметров трансформаторного преобразователя и чувствительного элемента 13.

Напряжение Ugjjj, преобразуется в демодуляторе 18 в напряжение постоякного тока U и поступает на вход усилителя 21,где суммируется с выходным напряжением Ua вариометрического датчика 10 и напряжением U с потенциометра 20. Напряжение с выхода суммирующего усилителя Us , пропорциональное сумгле напряжений UQ+ U. . U , поступает на катушк 5 управления регулируемого дросселя 3. При этом возникает электромагнитная сила, ко торая перемещает иглу 4 до тех пор, пока напряжение и становится равным нулю. Если в процессе измерения-ско рость изменения давления в камере 1 превышает заданную, то игла 4 умень шает проходное сечение дросселя, ес ли меньше - увеличивает. В случае ис пользования регулируемого дросселя управляемого вручную, требуемая скорость изменения давления в камере 1 поддерживается по показаниям указыва щего прибора 22. Определение вертикальной скорости по контролируемому вариометру осуществляется на высоте определяемой по барометру 11. При на личии в камере 1 скорости,. соответст вующей спуску самолета, в камере создают разрежение, соответствующее вы соте несколько большей той, при кото рой необходимо провести измерение. Закрывают клапан 8. На потенциометре 20 задают требуемое значение вертикальной скорости и открывают клапан 9. При этом поддержание требуемой скорости повышения давления в Кс1мере 1 осуществляется аналогично описанно му. Таким образом, предлагаемое устройство представляет собой систему (автоматического или ручного) регулирования скорости изменения давления в рабочей камере. Очевидно,что точность поддержания требуемой скорости изменения давления в камере 1 зависит от инерционности вариометрического датчика 10. В предлагаемом устройстве практически исключается запаздывание в передаче информации величине скорости изменения давления в камере 1 к органу управления скоростью - дросселю 3 или указывающему прибору 22. Вариометрический датчик 10 является апериодическим звеном, переходная характеристика которого описывается уравнением ). ci.(t) и Oa(t) изменение напряжения на выходе вариометрического датчика от времени t при скачкообразном изменении вертикальной скорости; - установившееся значение выходного напряжениядат чика при , соответ, ствующее истинному значению скорости изменения высоты; 1Г - постоянная времени датчика. где К.2. постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных параметров датчика; РИ - давление в каморе 1. . . (2) Ошибка измерения вертикальной скорости вариометрическим датчиком в переходном режиме равна Ди Uq.« - Ua(t) Из (2) - (4) следует, что динамическая ошибка зависших от конструктивных параметров датчика и давления в камере Рц , причем с увеличением высоты (уменьшением РЦ) динамическая ошибка увеличивается. После дифференцирования Ug на усилителе 16 получим из (2) и (3) u,w-iu,e-ti u,) После преобразования напряжения и в переменный ток с помощью модулятора 17 получим I К U где Ki, - постоянный коэффициент. Из (1) и (6) выходное напряжение датчика 12 равно Кх| и ВЫК Рц Подобрав масштабы напряжений, чтобы К,К К, из (5) и (7) полу -t/r %ь,Г После выпрямления напряжения и, с помощью демодулятора 18 и суммирования напряжений UQ и„..,на усилителе 21 получим ()..u,.u,ootu,, Us))co т.е. напряжение, управляющее положением иглы регулируемого дросселя 3, не зависящее от времени. При ручном управлении дросселем 3 напряжение из О (двухполярный источник напряжения не требуется) и указывающий прибор 22 изменяет напряжение и Ucjco. Таким образом, в предлагаемом устройстве исключается динамическая ошибка в передаче изменения скорости изменения давления в рабочей каере к показывающему прибору или егулируемому дросселю, за счет чего беспечивается высокая точность подержания заданной скорости изменения ысоты в рабочей камере. Формула изобретения . Устройство для контроля вариометов, содержащее рабочую камеру, содиненную с источником давления чеез управляемое пневмосопротивление снабженную датчиком давления, лектрический выход которого соедиен с одним из входов суммирующего

усилителя, выход которого соединен с обмоткой управляемого пневмосопротивления, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности контроля, в него введены вариометрический датчик и дифференцирующий усилитель, а датчик давления выполнен трансформаторным с модулятором на входе и демодулятором на выходе с гиперболической выходной характеристикой, к первичной обмотке которого через последовательно соединенные дифференцирующий

усилитель и модулятор подключен выхо вариометрического датчика, а вторичная обмотка через демодулятор соединена с одним из входов суммирующего усилителя, к другому входу которого подключен вариометрический датчик.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Вариометры. Оборонгиз, 1957, с. 32, фиг.13.

2.Авторское свидетельство СССР № 338803, кл. G 01 L 27/00, 1971 (прототип).

К источнику SsKyyM.. , t о amf octpepy

22 4 7 5