Методы повышения точности ионно-меточных измерительных преобразователей кинематических параметров потока газа

• Автор: Чумаров, Александр Русланович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 245 с.

ВВЕДЕНИЕ
Глава первая. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ИОННОМЕТОЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА

1.1. Получение и использование информации о кинематических параметрах

потока газа и жидкости .

1.2. Принципы и схемы построения ионнометочных преобразователей

кинематических преобразователей потока. . . . .

1.2.1. Времяпролетный ионнометочный датчик воздушной скорости. . . . . . . .

1.2.2. Времяпролетный ионнометочный датчик аэродинамических углов.

1.2.3. Амплитудный иониометочный датчик аэродинамических углов с ориентируемыми приемниками меток. . .
1.2.4. Ионномегочный датчик аэродинамических углов с коммутируемой электродной системой. .
г V
1.2.5. Амплитудный измерителе вектора воздушной скорости с неподвижными приемниками.
1.2.6. Измеритель вектора воздушной скорости с кодовой маской
1.3. Потенциальная точность регистрации ионной метки. .
1.4. Формулировка задачи научного исследования. .
Выводы по первой главе . . . . . . . .
Глава вторая. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИОННОМЕТОЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
2.1. Структурная схема ионнометочного измерительного канала.
2.2. Статическая характеристика канала регистрации. .
2.3. Исследование статической точности времяпролетных ионнометочных
преобразователей
2.4. Исследование статической точности амплитудных ионно меточных
измерительных преобразователей.
2.5. Исследование динамической модели ионнометочного измерительною преобразователя. . . . . . . . .
Выводы но второй главе. .
Глава третья ПОВЫШЕНИЕ СТАТИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ ИОННОМЕТОЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА.
3.1. Метод повышения статической точности с использованием
дифференциальных схем регистрации.
3.1.1. Дифференциальный регистратор повышенной
помехозащищенности. . . . . .
3.1.2. Рекурсивный регистратор ионных меток. . .
3.2. Повышение статической точности ионнометочного измерительного преобразователя с помощью дополнительного источника меток.
3.3. Использование разнесенных источников меток для повышения
точности двумерных времянролетных ионнометочных измерительных преобразователей. . . . . .
3.4. Метод повышения точности и надежности автогенераторного ионно
меточного измерительного преобразователя. . . .
Выводы по третьей главе . . . . . . .
Глава четвертая ПОВЫШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ ИОННОМЕТОЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
4.1. Разработка структурных методов повышения динамической точности и помехоустойчивости врсмяпролстных ионнометочных измерительных преобразователей путем введения дополнительных каналов
интегрирования. . . . . . . . .
4.2. Синтез ионнометочных измерительных преобразователей с заданными динамическими характеристиками. . . . . .
Выводы по четвертой главе. . . . . . . .
Глава пятая. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИОННОМЕТОЧНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА
5.1. Разработка и эксперимента.ьные исследования ионнометочного
датчика горизонтального вектора воздушной скорости. .
5.1.1. Базовый вариант датчика .
5.1.2. Стендовые исследования .
5.1.3. Трубные испытания датчика
5.1.4. Рекомендации по совершенствованию датчика горизонтального вектора воздушной скорости. .
5.2. Разработка панорамного времяпролетного ионнометочного датчика вектора воздушной скорости с улучшенными эксплуатационными характеристиками . . . . . .
5.2.1. Исследование базовых вариантов времяпролетного ионнометочного датчика вектора воздушной скорости . .
5.2.2. Разработка и исследования панорамного ионнометочного датчика вектора воздушной скорости с несколькими источниками меток. . . . . . .
5.3. Разработка ионнометочного измерительного преобразователя расхода воздуха для двигателей внутреннего сгорания. . . .
5.3.1. Анализ средств измерения массового расхода во впускных каналах двигателей внутреннего сгорания. . .
5.3.2. Выбор структуры и параметров ионнометочного измерителя расхода для применения в двигателе внутреннего сгорания
5.3.3. Особенности измерения массового расхода с использованием ионнометочного измерительного преобразователя . .
Выводы по пятой главе. . . . . . . . .
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Кроме того, генератор 3 имеет информационный выход, с которого снимается сигнал в виде частоты импульсов v. Приемник меток 4 удален ог разрядника 2 на расстояние Ц и связан через регистратор меток 5 с формирователем импульсов 6, второй вход которого подключен к генератору 2. В качестве формирователя прямоугольных импульсов целесообразно использовать триггер. Выход триггера подключен к интегратору 7, роль которого может выполнять интегрирующая цепь с большой постоянной времени. Выход интегратора 6 связан с первым входом сравнивающего устройства 8. I0. Выход сравнивающего устройства связан с управляющим входом генератора 3. При работе такого ИМИПКПП на разряднике 2 создается метка, которая уносится потоком. При прохождении метки около приемника 3 на выходе регистратора 5 формируется импульс, который поступает на формирователь 6. На другой вход формирователя в момент создания метки поступает импульс с генератора 3. Таким образом, на выходе формирователя 6 образуются импульсы прямоугольной формы, передний фронт которых соответствует моменту регистрации метки приемником, при этом длительность импульса определяется соотношением vIVV. А0 амплитуда импульсов. Под действием этого напряжения происходит изменение частоты генерации генератора 3 таким образом, чтобы разность I,, ио компенсировалась до нуля за счет изменения и. А0. Полученное выражение можно переписать в виде
оАоЬб , 1. РУ 1. Таким образом, частота генерации меток линейно зависит от скорости потока, причем крутизна этой зависимости определяется отношением и0А0Тб, которое может легко изменяться в широких пределах за счет регулирования величины Ц, или А. Из выражения 1. Ь1б. П.7
который поддерживается схемой постоянным и за счет выбора отношения Л. ДС может быть реализован режим, удовлетворяющий условию обеспечения заданной точности восстановления информации по дискретным отсчетам. Наличие в схеме преобразователя интегратора 7 является большим плюсом с точки зрения обеспечения надежности схемы при возникновении случайных срывов в колебательной системе, что являлось основным недостатком автогенератор ион схемы. Отсутствие интегратора могло бы привести, например, к таким последствиям как возникновение кратных частот. Гак как у нас в схеме при разовом сбое в течении определенного количества циклов постоянная составляющая на выходе интегратора возрастает на столь малую величину, что выходное напряжение сравнивающей схемы практически не потерпит изменения. Следовательно частота Р генерации меток останется независимой от таког о рода сбоев. Данное достоинство позволяет наиболее
широко использовать такие преимущества данной схемы, как линейность выходной характеристики и наличие частотного выходного сигнала. Данный ИМИПКПП обладает недостатком, связанным с ограничением на выбор крутизны выходной характеристики. Как видно из уравнения преобразования, крутизна характеристики обратно пропорциональна величине Ьб. Поскольку при использовании ионных меток базовое расстояние стремятся выбирать меньшим, то крутизна характеристики оказывается значительной, что приводит к увеличению расхода энергии на формирование меток. Рассмотренные варианты одномерных ИМИПКПП позволяют измерять только одну компоненту вектора воздушной скорости, а именно ту, которая направлена вдоль оси проточного канала приемника воздушной скорости. Используя принципы модуляционного и сканирующего преобразования, с помощью таких преобразователей можно осуществлять измерения двух и трех компонент вектора воздушной скорости. Результаты рассмотренных принципов построения ИМИПКПП позволяю сделать вывод о том, что ИМИПКПП образует большую группу устройств, обладающих достаточными функциональными возможностями необходимыми для создания измерителей пилотажных параметров ЛА. Характерные особенности конструктивной и схемной реализации ионнометочных измерительных преобразователей потенциально обеспечивают высокие эксплуатационные характеристики, удовлетворяют современным требованиям, предъявленным к бортовому оборудованию и соответствуют современному уровню технологии их производства и эксплуатации.