Аннотация. Датчики давлений используются, в частности, для измерения статического и полного давлений встречного потока воздуха — первичной информации в системах воздушных сигналов (СВС) бортовых систем летательных аппаратов. В СВС по известным алгоритмам происходит автоматический пересчет результатов измерений с целью определения высоты полета, индикаторной скорости, истинной воздушной скорости, числа М и вертикальной скорости. Представлен датчик полного и статического давлений с упругими чувствительными элементами (УЧЭ) в виде упругих мембран. Деформация мембраны измеряется оптической системой, состоящей из закрепленных напротив друг друга источника излучения и позиционно-чувствительного фотоприемника на основе линейки фотоэлектронных приемников (ЛФП), между которыми расположена шторка, прикрепленная к центру мембраны. При деформации мембраны происходит смещение оптических пятен, формируемых на поверхности ЛФП излучением, прошедшим через щели в шторке. Существенной новизной предлагаемого датчика является использование процесса ветвления исходной информации, которое осуществляется применением шторок с n щелями, что позволяет сформировать на ЛФП n оптических пятен, перемещающихся в зависимости от изменения измеряемого давления. Благодаря этому за один период опроса линейки удается получить n независимых значений измеряемого давления и, усреднив результат, повысить точность измерения. Отсутствие на шторках дополнительных элементов (излучателей и ЛФП) улучшает динамические характеристики датчика. Предлагаемое решение позволило свести к минимуму влияние внешних возмущающих факторов (в частности, вибраций летательного аппарата), а также повысить точность и быстродействие работы датчика давлений. Эксперименты на лабораторной установке подтвердили достижение более высокого уровня метрологических характеристик для датчика давлений.

Ключевые слова: датчик давлений, линейка фотоэлектронных приемников, чувствительный элемент, шторка с прорезями, оптическое пятно

Список литературы:

1. Фрайден Дж. Современные конструкции. Справочник. М.: Техносфера, 2006. 592 с. Auersvald J., Draxler K., Sipo M. A low-cost aerometric sensor system for sport aviation // J. of Electrical engineering. 2019. Vol. 70, N 4. P. 295—302.
2. Auersvald J., Draxler K. Aerometric system for general aviation // Intern. Conf. on Military Technologies (ICMT). Brno, Czech Republic, 2015. P. 1—6.
3. Алмазов В. В., Макаров Н. Н., Сорокин М. Ю. Оценка характеристик аэрометрических систем // Изв. Самарского науч. центра РАН. 2017. Т. 19, № 1(2). С. 385—390.
4. Philippe J., de Paolis M. V., Arenas-Buendia C. et al. Passive and Chipless Packaged Transducer for Wireless Pressure Measurement // Sensors and Actuators A: Physical. Elsevier, 2018. P. 753—762.
5. Пат. РФ 2653596, МПК G01L Датчик аэрометрических давлений / И. В. Антонец, Г. М. Горшков, Р. А. Борисов. Заяв. 2017111362, 04.04.2017, опубл. 11.05.2018, бюл. № 14.
6. Пат. РФ 2702808, МПК G017/08, G0111/02. Датчик аэрометрических давлений / И. В. Антонец, Р. А. Борисов, Г. М. Горшков. Заяв. 2018131388, 30.08.2018, опубл. 11.10.2019, бюл. № 29.
7. Пат. РФ 2684683, МПК G017/08, G0111/02. Датчик аэрометрических давлений / И. В. Антонец, Р. А. Борисов, Г. М. Горшков, А. А. Черторийский. Заяв. 2017139645, 14.11.2017, опубл. 11.04.2019, бюл. № 11.
8. Пат. РФ 2712777, МПК G01L7/02, G01L11/02. Датчик аэрометрических давлений / И. В. Антонец, Р. А. Борисов, А. А. Черторийский. Заяв. 2019114581, 13.05.2019, опубл. 31.01.2020, бюл. № 4.
9. Лебедько Е. Г., Зверева Е. Н., Нгуен Ву Тунг. Высокоточное определение углового положения точечного источника излучения с ПЗС-линейками // Науч.-техн. вестн. информационных технологий, механики и оптики. 2015. Т. 15, № 3. С. 398—404.
10. Зверева Е. Н., Лебедько Е. Г. Анализ точности определения временного положения сигнала для систем с многоэлементными фотоприемниками // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 7. С. 555—560.
11. Зверева Е. Н., Лебедько Е. Г., Тунг Ф. Х. Потери информации при преобразовании поля в оптическом тракте оптико-электронного прибора с многоэлементными приемниками // Изв. вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56, № 11. С. 7—10.
12. Dereniak E. L., Crow D. G. Optical radiation detectors. NY: Wiley, 1984.
13. Соломатин В. А. Дискретизация пространства в оптико-электронных системах с мозаичным угловым полем. // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. T. 53, № 5. C. 57—61.
14. Воронин А. А., Герасимов В. А., Кострин Д. К. Модернизация приборов и методики спектральной идентификации пород древесины // Биотехносфера. 2013. Т. 57, № 3. С. 16—20.
15. Д. К., Ухов А. А. Метод контроля пространственного распределения световых и цветовых характеристик излучения светодиодов // Контроль. Диагностика. 2014. № 2. С. 65—68.
16. Ухов А. А., Кострин Д. К. Оптимизация системы регистрации многоканального оптического спектрометра // Изв. СПбГЭТУ „ЛЭТИ“. 2013. № 4. С. 8—12.
17. Кострин Д. К., Ухов А. А. Интерференция в поверхностном слое и метрологические параметры спектрометров с ПЗС-фотоприемниками // Датчики и системы. 2013. № 5. С. 13—15.
18. Налимов В. В., Голикова Т. И. Логические основы планирования эксперимента. М.: Металлургия, 1980. 152 с.
19. Св. о гос. рег. программы для ЭВМ № 2019612079. Программа управления микроконтроллерами семейства STM32F4, обеспечивающая измерение линейных перемещений чувствительных элементов датчиков, использующих оптические преобразователи / Р. А. Борисов, И. В. Антонец. 09.10.2019.
20. Ахметова Ф. Х., Ласковая Т. А., Чигирева О. Ю. Методика обработки результатов эксперимента с помощью системы Matlab в курсе „Математическая статистика“ // Инженерный вестник. 2016. № 4. С. 1001—1011.