Методология разработки датчика статического и полного давлений на базе упругих чувствительных элементов и оптических линеек

Информация о параметрах статического атмосферного давления и полного давления набегающего воздушного потока является первичной в системе воздушных сигналов, входящей в комплексную систему управления воздушным судном. Эта информация позволяет вычислить высоту и скорость полета судна для осуществления автоматизированного и автоматического управления. Измерение статического и полного давлений осуществляется с помощью датчиков аэрометрических параметров, технические характеристики которых во многом предопределяют диапазон и значения точности измерения системы воздушных сигналов. Исходя из требований по безопасности полетов воздушных судов, в соответствии с существующими нормами горизонтального и вертикального эшелонирования к точности измерения воздушных давлений предъявляются достаточно жесткие требования. Инструментальные погрешности измерения статического и полного давлений воздушного потока с вероятностью 0,95 не должны превышать 0,02 и 0,05 % диапазона измерения. Рассмотренный оригинальный аэрометрический датчик давлений на базе оптической линейки, высокая чувствительность которой требует минимальной деформации упругого чувствительного элемента, позволяет осуществить выполнение этих требований. Бесконтактный съем цифровой информации и работа информационной системы в условиях вакуума значительно повысили эффективность процессов измерения. Рассмотрен алгоритм расчета основных конструктивных параметров упругих чувствительных элементов практически во всем диапазоне их типоразмеров и с учетом технических возможностей вторичного преобразователя. Результаты проведенных экспериментов и экспериментальных исследований подтвердили адекватность теоретических методов расчета параметров упругих элементов для датчиков давлений

Литература

[1] Philippe J., de Paolis N.V., Arenas-Buendia C., et. al. Passive and chipless packaged transducer for wireless pressure measurement. Sens. Actuator A: Phys., 2018, vol. 279, pp. 753--762. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sna.2018.06.024

[2] Антонец И.В., Горшков Г.М., Борисов Р.А. Аэрометрический датчик давления, использующий оптический метод преобразования информации. Патент РФ 2653596. Заявл. 04.04.2017, опубл. 11.05.2018.

[3] Лебедько Е.Г., Зверева Е.Н., Нгуен В.Т. Высокоточное определение углового положения точечного источника излучения с ПЗС-линейками. Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2015, т. 15, № 3, с. 398--404. DOI: https://doi.org/10.17586/2226-1494-2015-15-3-398-404

[4] Билиженко И.В., Волхонский В.В., Воробьев П.А. и др. Формирования диаграмм направленности оптико-электронных извещателей на основе многоэлементных приемников ИК-излучения. Известия вузов. Приборостроение, 2017, т. 60, № 1, с. 96--99. DOI: https://doi.org/10.17586/0021-3454-2017-60-1-96-99

[5] Панов Д.Ю. О больших прогибах круглых мембран со слабым гофром. Прикладная математика и механика, 1941, т. 5, № 2, с. 303--318.

[6] Феодосьев В.И. О больших прогибах и устойчивости круглой мембраны с мелкой гофрировкой. Прикладная математика и механика, 1945, т. 9, № 5, с. 389--412.

[7] Феодосьев В.И. Упругие элементы точного приборостроения. М., Оборонгиз, 1949.

[8] Андреева Л.Е. Расчет характеристик гофрированных мембран. Приборостроение, 1956, № 3, с. 11--17.

[9] Андреева Л.Е. Упругие элементы приборов. М., Машиностроение, 1980.

[10] Андреева Л.Е. Расчет гофрированных мембран. В: Расчеты на прочность в машиностроении. М., Машгиз, 1955, с. 55--67.

[11] Пономарев С.Д., Андреева Л.Е. Расчет упругих элементов машин и приборов. М., Машиностроение, 1980.

[12] Борисов Р.А., Антонец И.В. Программа для расчета упругих чувствительных элементов датчиков аэрометрических давлений. Свид. о гос. рег. прогр. для ЭВМ № 2019663045. Зарег. 18.07.2019, опубл. 09.10.2019.

[13] Явленский К.Н., Тимофеев Б.Л. Справочник конструктора точного приборостроения. Л., Машиностроение, 1989.

[14] Литвин Ф.Л., ред. Справочник конструктора точного приборостроения. М., Машиностроение, 1964.

[15] Феликсон Е.И. Упругие элементы приборов. М., Машиностроение, 1977.

[16] Asch G. Les captures en enstrumentation industrielle. Lyon, 1991.

[17] Barber J.R. Elasticity. Kluwer, 2004.

[18] Борисов Р.А., Антонец И.В. Программа управления микроконтроллерами семейства STM32F4, обеспечивающая измерение линейных перемещений чувствительных элементов датчиков, использующих оптические преобразователи. Свид. о гос. рег. прогр. для ЭВМ № 2019612079. Зарег. 03.10.2018, опубл. 11.02.2019.