СИСТЕМА ВИМІРЮВАННЯ ФІЗИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ВІДОКРЕМЛЮВАЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТІВ

Анотація

В статті описані та обгрунтовані головні принципи побудови структур систем вимірювання фізичних параметрів відокремлювальних елементів, що знаходяться у наджорстких умовах. Приведено приклад побудови вимірювальних каналів для вимірювання траєкторних параметрів, зусилля, тиску та температури. Наведено розрахунок параметрів синхронізації для часового узгодження вимірювальних відліків фізичних параметрів з відліками реального часу.

Можливість вимірювань фізичних параметрів відокремлюваних елементів (ВЕ) об’єктів, що рухаються, є однією з найважливіших вимог, що виникають у ході проведення експериментальних досліджень при розробці нових зразків техніки у таких галузях, як літакобудування та авіакосмічна техніка. Переваги, що надає така можливість, полягають в тому, що знання достовірної інформації про значення фізичних параметрів ВЕ протягом його руху дозволяє побудувати достовірну модель поведінки ВЕ з метою аналізу та прогнозування  поведінки об’єкта, з яким пов’язаний ВЕ, та їх взаємодії. А це в свою чергу дає можливість скоротити об’єм експериментальних відпрацювань, матеріальні та часові витрати на проведення яких, можуть бути досить значними. В статті виділено перелік фізичних параметрів, за якими може бути побудована модель поведінки ВЕ, сформульовані основні вимоги до побудови систем  вимірювання фізичних параметрів (СВФП) ВЕ, описані та обґрунтовані головні принципи побудови структури СВФП.

Особливістю СВФП ВЕ є те, що ВЕ протягом свого руху знаходиться в наджорстких умовах, а саме:

-         перевантаження до 10000g;

-         зовнішня температура газу на поверхні ВЕ від -40ºС до +2000 ºС;

-         кліматичні умови експлуатації від помірних до тропічних або полярних.

Вимоги до структури  СВФП повинні передбачати схемотехнічні засоби захисту вимірювальних каналів (ВК) від впливу вказаних факторів.

В статті виділено перелік основних фізичних параметрів, діапазони їх значень та вимоги до точності вимірювань:

-         проекції лінійного прискорення  на  3-х вісну систему координат;

-         проекції кутової швидкості на  3-х вісну систему координат;   

-          ударно-хвильовий тиск на поверхні;

-         температура газу на поверхні ВЕ;

-         зусилля елементів кріплення;

-         напруженість магнітного поля.

Кількість точок вимірювання кожного фізичного параметра визначається частотним діапазоном зміни його значень і лежить в межах 500÷5000 Гц. Особливістю вибору структури СВФП є обмежений простір для розташування елементів СВФП.

Ця особливість разом з наджорсткими умовами експлуатації визначають вимоги до проектування структури СВФП ВЕ:

-         модульність ВК;

-         автономність та незалежність вимірювального процесу кожного ВК;

-         незалежність функцій збереження даних процесу вимірювань кожного ВК;

-         резервування функцій живлення ВК;

-         відновлення процесу вимірювань після можливих перезавантажень або збоїв із збереженням часових міток реального часу;

-         керування процесом зарядки/розрядки автономних акумуляторних батарей живлення СВФП протягом терміну експлуатації;

-         конструктивний захист елементів СВФП від впливу зовнішніх факторів

В статті описана розроблена система, що задовольняє вказаним вимогам, має автономне живлення з ємністю 1500 мАгод, робочим температурним діапазоном -40ºС÷+70 ºС. Система працює за алгоритмом виявлення ситуацій збою та відновлення  інформації без втрат синхронізації з реальним часом.

СВФП ВЕ комплектується контрольно-перевірочною апаратурою (КПА), яка забезпечує калібровку вимірювальних каналів, перевірку дієздатності та конфігурацію системи.