Устройство для измерения барометрической высоты

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1) С 01 Ь 7/1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Дружбы т льство СС 1975.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Казанский ордена ТрудовогоКрасного Знамени и орденаНародов авиационный институим. А,Н,Туполева(56) 1. Авторское свидете475521, кл. С 01 Ь 7/122. Прибор для измерения высотпо.плотности, - "1 псегача", 198Ч. 33,9, р, 931.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРЕ БАРОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ, содерж ЯО 116881 ротор с лопатками, установленныйна валу электродвигателя, и измери -тельную электронную схему с индикаторным прибором, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с,целью повышениячувствительности и точности, оноснабжено датчиком скорости вращенияротора и термоанеморезистором, установленным с радиальным зазором относительно лопаток ротора и включенным в одно из плеч самобалансирующего моста, выход которого черезформирователь управляющего напряжениясоединен с управляющей обмоткойэлектродвигателя, при этом выходдатчика скорости вращения роторасоединен с входом измерительной электронной схемы.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения барометрической высотыле тательно га аппарата,Известна устройство для измерения 5барометрической высоты, состоящееиэ ане ра идно га чув ств ительна го зле мента, датчика перемещений и электронной аппаратуры 13.Недостатками устройства являютсяневысокая разрешающая способностьи дополнительные погрешности из-эавлияний внешних возмущающих воздействий,Наиболее близким к изобретению 15па те хниче ской сущно сти являетсяавиационный прибор для измерениябарометрической высоты, содержащийротор с лопатками, вращающийся в цилиндрическом корпусе, в который свобадно входит окружающий воздух. Роторприводится ва вращение электрическимдвигателем. В зависимости от сопротивления воздуха вращению ротораиз мен яе т ся сила та к а, по тре бляемо годвигателем. Сигнал ат датчика, улавливающего изменение силы тока, усилив ае тся, преобразуе тся, сапоставляе тс я с э талонным сиги алом и подае тся на индикатор, отградуираванный 30в единицах высоты по плотности 21Недо статками иэве стно го прибораявляются невысокая разрешающая способность, обусловленная влияниямина характеристики электрическогодвигателя внешних возмущающих воздействий (изменения температуры,случайные изменения моментов тренияв подшипниках, нестабильность напряжения питания). 40 Цель изобретения - повышение разрешающей чувствительности и точностиизмерения высоты;Цель достигается тем, что прибор для измерения барометрической высоты снабжен датчиком скорости вращения ротора и термоанеморезисторам, установленным с радиальным зазорам относительно лопаток ротора и вклю ченным в одно из плеч самабалансирующегося моста, выход которого через формирователь управляющего напряжения соединен с управляющей обмоткой электродвигателя, при этом выход 55 датчика скорости вращения ротора соединен с входом измерительной электронной схемы,На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.На валу электрического двигателя 1 установлен ротор 2 с динамическими сбалансированными лопатками 3. В воздушном потоке, создаваемом при движении лопаток, в непосредственной близости от них в радиальном направлении установлен термоанемореэистор 4, включенный в схему самобалансирующегося моста 5. Сигнал с самобалансирующегося моста 5 поступает на вход формирователя 6 управляющего напряжения, выход которого подключен к управляющей обмотке электрадвига - теля 1. Выходом измерительного преобразователя барометрической высоты является индикатор 7 цифрового оптоэлектронного измерителя 8 скорости вращения ротора 2, отградуированный в единицах высоты по плотности.Устройство для измерения барометрической высоты работает следующим образом. В корпус, в котором установлен электродвигатель 1 с ротором 2с лопатками 3 и термоанеморезистор 4, поступает воздух с плотностью, однозначна связанной с высотой Ь. Электро - двигатель 1 приводит ротор с лопатками ва вращенйе с частотой ы, которая зависит ат задаваемого начального сигнала и плотности р воздуха. Установленный в непосредственной близости ат лопаток термаанемарезистор обдувается потоком с массовойскоро стью Ч = у 0 ро К, где Н - расстояние от оси вращения. Выходной сигнал Б самабалан сирующе го моста прямо пропорционален массовой скорости а обтекания термаанеморе зистора Б=КЧ, а напряжение давления Б, - разности БО-Б, т,е. Ну=К(Б,-Б), Можно считать, чта в первом приближении частота вращения вала двигателя связана с напряжением управления следующей зависимостью ы=КзБу. Следовательно, при изменении плотности воздуха с изменением высоты изменяется сигнал с самобалансирующегося поста за счет чувствительности термоанемарезистара к массовой скорости а=уБ обтекающего потока. Частота вращения ы вала двигателя изменяетсяв соответствии с напряжением управления так, чтобы а оставалась постоянной (с некоторой статической ошибЗаказ 4607/36 Тираж 897 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 3 11кой, зависящей от коэффициентов преобразования Кг и Кз).Решение системы уравнений, соответствующих структурной схеме измерительного преобразователя,= КЦ,Кг 11 о фБ =Кц,Ч=уцП=ФКдает следующую формулу для определения высотыПо По0 щ - = - ЬКр Кгде К=К К.Таким образом, выходной сигналустройства, фиксируемый на индикаторецифрового оптоэлектронного измерителяскорости вращения ротора, прямо пропорционален высоте и не зависит отхарактеристик двигателя.Высокая точность и разрешающаяспособность предлагаемого, устройствапо сравнению с известным достигаются за счет применения высокочувствительных термоанемометрических элементов, выбора структуры устройства, обеспечивающей режим уравновешивающего 5 преобразования, что существеннымобразом снижает погрешности из-за ослабления влияния прямой цепи преобразования, наиболее подверженной воздействию возмущающих факторов, ис- О пользования точного выходного преобразователя в виде цифрового оптоэлектронного измерителя скорости вращения ротора. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства дляизмерения барометрической высотысостоит в высокой разрешающей способности по высоте, что позволяет прииспользовании его в бортовых навигационных системах с ЭВГ 1 и разветвленной сетью датчиков различных физических величин повышать в ряде случаев точность определения барометрической высоты летательного аппарата.