SU873129A1

SU873129A1 - Velocity head meter

Info

Publication number: SU873129A1
Application number: SU792840739A
Authority: SU
Inventors: Николай Николаевич Грачев; Борис Евгеньевич Жестков; Анатолий Максимович Чернушенко
Original assignee: Московский Институт Электронного Машиностроения
Priority date: 1979-11-12
Filing date: 1979-11-12
Publication date: 1981-10-15

Description

Изобретение относитс к измерению параметров движени и может быть использовано при измерении скорости потока разреженного газа. Известно устройство, дл измерени малых величин давлени газовых потоков , которое содержит чувствительный элемент в виде упругой пластины расположённой за механическим прерывателем потока в виде диска с отверсти ми , закрепленного на оси электродвигател . По обе стороны от пластины наход тс неподвижные электроды, образующие дифференциальный емкостной датчик. Набегающий газовый поток пре маваетс с помс цью вращающегос диска с отверсти ми, вызыва периодические колебани упру гой пластины относительно неподвижны электродов. Периодическое измеиеиие емкости преобразуетс в электрический сигнал, усиливаетс и регистрируетс 1. Однако Bf этом устройстве односто роннее закрепление упругой пластины приводит к значительным погрешност м , обусловленным температурными и механическими воздействи ми Иа конструкцию датчика во времени. Наиболее близким к предложенному , вл етс 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 давлени мембранно-емкостного типа с усилител миj размещенными в корпусе измерител 2 Недостатком известного устройства вл етс отсутствие калибровки посредством метрологических характеристик чувствительного элемента и всего измерительного тракта при длительном воздействии температуры и времени, что снижает точность измерени . Цель изобретени - повышение точности измерений. Дл этой цели измеритель снабжен электронным коммутатором, импульсным датчиком скорости вращени привода, выход которого подключен ко входу коммутатора, и плоскими круглыми магнитами , дис1метр которых равен диаметру отверстий 1прерывател , расположенными симметрично между указанными отверсти ми на той же окружности, при этом по крайней мере один изThe invention relates to the measurement of motion parameters and can be used to measure the flow rate of a rarefied gas. A device is known for measuring small pressures of gas flows, which contains a sensing element in the form of an elastic plate located behind a mechanical flow interrupter in the form of a disk with openings fixed on the axis of an electric motor. On either side of the plate are fixed electrodes that form a differential capacitive sensor. The incident gas flow is interchanged with a rotating disk with holes, causing periodic oscillations of the elastic plate with respect to the stationary electrodes. A periodic capacitance change is converted into an electrical signal, amplified and recorded 1. However, with this device Bf, one-sided fixing of the elastic plate leads to significant errors due to thermal and mechanical effects of the sensor’s construction over time. The closest to the proposed is a velocity head meter containing a flow interrupter, made in the form of a disk mounted on a drive shaft with an even number of holes evenly distributed around the disk circumference, and an even number of membrane-capacitance pressure transducers with amplifiers located in the meter body 2 A disadvantage of the known device is the lack of calibration by means of the metrological characteristics of the sensitive element and the entire measuring path during long-term exposure to temperature and time, which reduces the accuracy of the measurement. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. For this purpose, the meter is equipped with an electronic switch, an impulse speed sensor for the drive, the output of which is connected to the switch input, and flat circular magnets, the diameter of which is equal to the diameter of the opener holes 1 located symmetrically between the said holes on the same circle, and at least one of

преобразователей давлени смещен от оси симметрии измерител на угол, равный половине угла между /смежными отверсти ми и магнитом прерывател , причем усилители преобразователей подключены ко входам электронного комутатора .the pressure transducers are offset from the axis of symmetry of the meter by an angle equal to half the angle between the / adjacent holes and the chopper magnet, and the transducer amplifiers are connected to the inputs of the electronic switch.

На фиг, 1 представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез А-А нЪ фиг. 1; на фиг. 3 - схема соединени датчиков и фотоприемника с электронным коммутатором.Fig, 1 shows the proposed device; in fig. 2 shows a section A-A nb of FIG. one; in fig. 3 is a diagram of the connection of the sensors and the photodetector with the electronic switch.

Устройство содержит преобразователь давлени 1, прерыватель потока 2 и усилители 3. Прерыватель потока 2 выполнен в виде диска с отверсти ми 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 31лектродвигател закреплен диск 9 прерывател светового потока, с одной стороны которого размещен фотоприемник 10, а по другой размещена лампа накаливани -11. в.гермоотсеке расположен электронный коммутатор 12, входы которого соединены с усилител ми 3 и фотоприемником 10, а выходы - с герметичным разъемом 13 дл вывода сигналов в систему телеметрии.The device contains a pressure transducer 1, a flow interrupter 2 and amplifiers 3. The flow interrupter 2 is made in the form of a disk with openings and round flat magnets 4 fixed to it, driven by an electric motor 5. The electric motor 5 and the amplifiers 3 are placed in the pressurized compartment 6 formed The base 7 and the cover 8. On the other half-axis of the electric motor are mounted the disk 9 of the light flow interrupter, on one side of which the photodetector 10 is placed, and on the other side the incandescent lamp -11. The electronic switch 12 is located at the pressurized compartment. Its inputs are connected to amplifiers 3 and photodetector 10, and the outputs are connected to a sealed connector 13 for outputting signals to the telemetry system.

Измеритель работает следующим образом.The meter works as follows.

Устройство устанавливаетс на объекте или в аэродинамической трубе таким образом, чтобы плоскость мембраны преобразовател 1 была перпендикул рна вектору скорости потока. Под действием силы Fn,действующей со стороны потока, мембрана преобразовател прогибаетс , что приводит к изменению ДС емкости мембрана-неподвижный электрод и по влению на выходе преобразовател электрического сигнала UU, npogbpцйонально скоростному найору Р -з набегающего потока. При вращении диска прерывател 2 поток воздействует поочередно то на один преобразователь , то на другой, поэтому сигналы поступающие с преобразователей, наход тс в противофазе, что позвол ет при обработке таких сигналов компенсировать помеху и увеличить соотношение сигнал-шум . При, этом закрепленные на прерывателе 2 плоские магниты 4, поочередно проход над мембран ми преобразователей 1, за счет сил электромагнитного воздействи The device is mounted on the object or in the wind tunnel so that the membrane plane of the transducer 1 is perpendicular to the flow velocity vector. Under the action of the Fn force acting from the flow side, the membrane of the converter bends, which leads to a change in the capacitance DS of the membrane-fixed electrode and the appearance of an electrical signal UU at the output of the transducer, npogbpionally velocity free flow P-n. When the disk of the chopper 2 rotates, the flow alternately affects one converter or another, therefore the signals received from the converters are out of phase, which allows for the processing of such signals to compensate for interference and increase the signal-to-noise ratio. In this case, the flat magnets 4 fixed on the chopper 2, alternately pass over the transducer 1 membranes, due to the electromagnetic force

с упругой мембраной преобразоваэм тел вызывают ее прогиб, величина которого пропорциональна i изменению iC емкости мембрана-неподвижный электрод with an elastic membrane, the transformations of the bodies cause its deflection, the value of which is proportional to i change in the capacitance iC of the membrane-fixed electrode

F.,. змF.,. zm

Поэтому при стабильной скорости вращени диска прерывател потока 2 величина F будет посто нной, что вл етс калиброванным сигналом датчиков . Сигналы калибровки датчиков будут также в противофазе. Образуе мые при вращении диска 9 прерывател светового потока электрические импульсы поступают на электронный коммутатор 12, на входы которого подключены выходы усилителей 3. Образующиес на выходах коммутатора 12 электрические сигналы величины скоростного напора и калибровки датчиков через.Therefore, with a stable rotational speed of the disk of the flow interrupter 2, the value of F will be constant, which is a calibrated sensor signal. Sensor calibration signals will also be in antiphase. The electric pulses formed during the rotation of the disk 9 of the light flux chopper come to the electronic switch 12, the inputs of which are connected to the outputs of the amplifiers 3. The electrical signals generated at the outputs of the switch 12 are of the magnitude of the velocity head and the sensor calibration through.

герморазъем 13 поступают в систему телеметрии.hermetic plug 13 is fed to the telemetry system.

5 Знание скоростного напора необходимо дл управлени аппаратом, дл прогнозировани орбит, времени жизни орбитальных космических аппаратов и необходимых запасов топлива. Дл 5 Knowledge of the velocity head is necessary to control the apparatus, to predict the orbits, the lifetime of the orbital spacecraft and the necessary fuel reserves. For

0 устранени вли ни шумов, св занных с наличием посто нной составл ющей давлени (десорбци газа с поверхности мембраны, остаточный газ) и дрейфа параметров усилителей устройства0 eliminating the influence of noise associated with the presence of a constant pressure component (gas desorption from the membrane surface, residual gas) and the drift of the parameters of the device amplifiers

5 используетс прерывание потока.5, a thread interrupt is used.

Claims

Invention Formula

Q A velocity head meter containing a flow interrupter, made in the form of a disk with an even number of holes j mounted on the drive shaft. evenly distributed around the disk circumference, and an even number of membrane-capacitance-type pressure transducers with amplifiers housed in a meter body, characterized by the fact that, in order to achieve the measurement accuracy,

0 it is equipped with an electronic switch, a rotary drive pulse speed sensor, the output of which is connected to the switch input, and flat circular magnets whose diameter

5 equal to the diameter of the chopper holes symmetrically located between the said holes on the same circle, at least one of the pressure transducers is not offset from the axis of symmetry of the meter by an angle equal to half the angle between the adjacent hole of the chopper magnet, and the transducer amplifiers are connected to electronic switch inputs.

Sources of information taken into account in the examination

50 US Patent No. 2968947, class 73-398, 1959.

2. The USSR author's certificate in application number 2764657 / 18-10, 65 cl. G 01 P 5/02, 03.04.79 (prototype)