Измеритель скоростного напора Советский патент 1981 года по МПК G01P5/02 

Изобретение относится к измерению параметров движения и может быть использовано при измерении скорости потока разреженного газа. Известно устройство, для измерени малых величин давления газовых потоков, которое содержит чувствительный элемент в виде упругой пластины расположённой за механическим прерывателем потока в виде диска с отверстиями, закрепленного на оси электродвигателя. По обе стороны от пластины находятся неподвижные электроды, образующие дифференциальный емкостной датчик. Набегающий газовый поток пре мавается с помсяцью вращающегося диска с отверстиями, вызывая периодические колебания упру гой пластины относительно неподвижны электродов. Периодическое измеиеиие емкости преобразуется в электрический сигнал, усиливается и регистрируется 1. Однако Bf этом устройстве односто роннее закрепление упругой пластины приводит к значительным погрешностям, обусловленным температурными и механическими воздействиями Иа конструкцию датчика во времени. Наиболее близким к предложенному , является измеритель скоростного напора, содержащий прерыватель потока, выполненный в виде установленного на валу привода диска с четным числом отверстий, равномерно распределенных по окружности диска, и четное число преобразователей давления мембранно-емкостного типа с усилителямиj размещенными в корпусе измерителя 2 Недостатком известного устройства является отсутствие калибровки посредством метрологических характеристик чувствительного элемента и всего измерительного тракта при длительном воздействии температуры и времени, что снижает точность измерения. Цель изобретения - повышение точности измерений. Для этой цели измеритель снабжен электронным коммутатором, импульсным датчиком скорости вращения привода, выход которого подключен ко входу коммутатора, и плоскими круглыми магнитами, дис1метр которых равен диаметру отверстий 1прерывателя, расположенными симметрично между указанными отверстиями на той же окружности, при этом по крайней мере один из

преобразователей давления смещен от оси симметрии измерителя на угол, равный половине угла между /смежными отверстиями и магнитом прерывателя, причем усилители преобразователей подключены ко входам электронного комутатора.

На фиг, 1 представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез А-А нЪ фиг. 1; на фиг. 3 - схема соединения датчиков и фотоприемника с электронным коммутатором.

Устройство содержит преобразователь давления 1, прерыватель потока 2 и усилители 3. Прерыватель потока 2 выполнен в виде диска с отверстиями и с закрепленными на нем круглыми плоскими магнитами 4, приводимого во вращение электродвигателем 5. Электродвигатель 5 и усилители 3 помещены в гермоотсеке 6, образованном основанием 7 и крышкой 8. На другой полуоси 31лектродвигателя закреплен диск 9 прерывателя светового потока, с одной стороны которого размещен фотоприемник 10, а по другой размещена лампа накаливания -11. в.гермоотсеке расположен электронный коммутатор 12, входы которого соединены с усилителями 3 и фотоприемником 10, а выходы - с герметичным разъемом 13 для вывода сигналов в систему телеметрии.

Измеритель работает следующим образом.

Устройство устанавливается на объекте или в аэродинамической трубе таким образом, чтобы плоскость мембраны преобразователя 1 была перпендикулярна вектору скорости потока. Под действием силы Fn,действующей со стороны потока, мембрана преобразователя прогибается, что приводит к изменению ДС емкости мембрана-неподвижный электрод и появлению на выходе преобразователя электрического сигнала UU, npogbpцйонально скоростному найору Р -з набегающего потока. При вращении диска прерывателя 2 поток воздействует поочередно то на один преобразователь, то на другой, поэтому сигналы поступающие с преобразователей, находятся в противофазе, что позволяет при обработке таких сигналов компенсировать помеху и увеличить соотношение сигнал-шум . При, этом закрепленные на прерывателе 2 плоские магниты 4, поочередно проходя над мембран ми преобразователей 1, за счет сил электромагнитного воздействия

с упругой мембраной преобразоваэмтеля вызывают ее прогиб, величина которого пропорциональна i изменению iC емкости мембрана-неподвижный электрод

F.,. зм

Поэтому при стабильной скорости вращения диска прерывателя потока 2 величина F будет постоянной, что является калиброванным сигналом датчиков. Сигналы калибровки датчиков будут также в противофазе. Образуе мые при вращении диска 9 прерывателя светового потока электрические импульсы поступают на электронный коммутатор 12, на входы которого подключены выходы усилителей 3. Образующиеся на выходах коммутатора 12 электрические сигналы величины скоростного напора и калибровки датчиков через.

герморазъем 13 поступают в систему телеметрии.

5 Знание скоростного напора необходимо для управления аппаратом, дляпрогнозирования орбит, времени жизни орбитальных космических аппаратов и необходимых запасов топлива. Для

0 устранения влияния шумов, связанных с наличием постоянной составляющей давления (десорбция газа с поверхности мембраны, остаточный газ) и дрейфа параметров усилителей устройства

5 используется прерывание потока.

Формула изобретения

Q Измеритель скоростного напора, содержащий прерыватель потока, выполненный в виде установленного на валу привода диска с четным числом отверстий j. равномерно распределенных по окружности диска, и четное число преобрс13ователей давления мембранноемкостного типа с усилителями, размещенными в корпусе измерителя, о тличающийся тем, что, с целью повглшения точности измерений,

0 он снабжен электронным коммутатором, импульсным датчиком скорости вращения привода, выход которого подключен ко входу коммутатора, и плоскими круглыми магнитами, диаметр которых

5 равеи диаметру отверстий прерывателя, расположенными симметрично между указанными отверстиями на той же окружности, при этом по крайней мере один из преобразователей давлеQ ния смещен от оси симметрии измерителя на угол,равный половине угла между смежным отверстием и магнитом прерывателя, причем усилители преобразователей подключены ко входам электронного коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

50 Патент- США №2968947,кл.73-398, 1959.

2. Автор.ское свидетельство СССР по заявке № 2764657/18-10, 65 кл. G 01 Р 5/02, 03.04.79 (прототип)