Авиационные приборы и системы

Приве-денные здесь формулы весьма ориентировочные. Сверхточные датчики давления изготавливают-ся по специальным технологиям, которыми обладают немногие фирмы в мире. Датчиками давле-ния по схеме рис. 4.25 с шестидесятых годов занимается английская фирма Солатрон (Solatron). В настоящее время она выпускает серию таких датчиков для СВС гражданских и военных самоле-тов. Базовый датчик этой фирмы типа NT 3082 (самолет Торнадо) имеет следующие характери-стики: погрешность – ± 0,01 % от давления, диапазон давлений (Рп) – от 0 до 2600 мм рт. ст., гис-терезис – 0,001 – 0,005 % от диапазона, выходной сигнал – цифровой код, напряжение питания – ± 28 В, потребляемая мощность – 1 Вт, масса – 0,24 кг, габаритные размеры – 62,8 (длина), 24,5 (диаметр).

Пьезоэлектрическими называются кристаллы и текстуры, электризующиеся под действием ме-ханических напряжений (прямой пьезоэффект) и деформирующиеся в электрическом поле (об-ратный пьезоэффект). При этом знак заряда меняется при замене сжатия натяжением. Если элек-трическое поле меняет знак, то и деформация меняет знак. Такими свойствами обладают мате-риалы кварц, турмалин, ниобат лития, сегнетова соль.

При воздействии электрического поля по поверхности пьезоматериала распространяются вол-ны Рэллея со скоростью v на глубине материала по направлению Y величиной, равной длине вол-ны ? (рис. 4.26).

Рис. 4.26. Волны Рэллея в пьезокри-сталле

При постоянном воздействии электрического поля на хорошо отполированной поверхности пьезоматериала образуются поверхностные акустические волны (ПАВ). Для возбуждения ПАВ на поверхность материала наносят встречно включенный преобразователь (ВШП), в качестве при-емного элемента наносится такой же ВШП на некотором расстоянии l от первого (рис. 4.27).

Рис. 4.27. Принципиальная схема возбуждения и съема ПАВ:

1 – элемент возбуждения; 2 – элемент съема сигналов; lо – шаг ВШП; l – расстояние между цен-трами ВШП

Два ВШП образуют два электрода. При шаге lo = ? в первом ВШП возбуждаются незатухающие колебания по схеме самовозбуждения, а второй ВШП воспринимает эти колебания.

На выходе второго ВШП образуется напряжение электрического сигнала с частотой

, (4.23)

где v – скорость распространения волны Рэллея, для кварца v = 3159 м/с, величина волны ? = lo (условие возбуждения). При lo = 10 мкм (что достижимо)

Гц ? 300 МГц.

Так как под действием давления мембрана деформируется, то ? = lo = f (P). Таким образом, вы-ходной сигнал с элемента 2 есть функция измеряемого давления

. (4.24)

Компенсационный датчик давления

Принцип действия компенсационного датчика давления основан на методе силовой компенса-ции входного воздействия [39]. Измеряемое давление преобразуется в силу с помощью сильфона, которая сравнивается с эталонной силой, хранящейся в элементе основной обратной связи датчи-ка (рис. 4.28).

Рис. 4.28. Структурная схема датчика давления, построенного на схеме силовой компенсации: 1 – чувствительный элемент; 2 – нуль-орган; 3 – усилитель с двигателем; 4 – основная обратная связь (пружина); 5 – выходное устройство

В связи с тем, что при измерении давления имеют дело с силами, то компенсационную схему называют схемой силовой компенсации.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84