Диссертация (Разработка моделей и алгоритмов синтеза и анализа проектных решений датчика давления летательного аппарата), страница 18

Чувствительность к магнитнымзависимость;воздействиям.4. Малая нелинейность;5. Возможность измерения низких идифференциальных давлений.6. Высокая радиационная стойкость.Ионизационный1. Нет возможности эксплуатировать, еслидавление в камере близко к атмосферному;1. Возможность регистрировать низкое2. Зависимость выходного сигнала отдавление – вплоть до глубокогодавления является не линейной, авакуума.логарифмической;3.Высокая относительная погрешностьПьезоэлектрический1. Измерение быстроменяющегосядавления;1.

Нет возможности измерять статическое2. Низкая стоимость;давление;3. Простота конструкции и2. Невысокий уровень выходного сигнала;изготовления;3. Не способны выдерживать перегрузки по4. Высокая стойкость к воздействиюдавлению.температуры и влажности.140Приложение Б. Приложение к главе 2Б.1. Система уравнений, составленная в соответствии с условиямиравномерного приближения (2.18) и (2.19).3Δ1 =q6 ∙ q2 ∙∆Pмин + q1 ∙∆Pмин -3Δ2 =q6 ∙ q2 ∙∆P1+ q1 ∙∆P1 -3Δ3 =q6 ∙ q2 ∙∆P2+ q1 ∙∆P2 -325000∙∆P1625000∙∆P26Δ4 =q6 ∙ q2 ∙∆Pмакс+ q1 ∙∆Pмакс -S1 =q3 ∙ q2 +13∙ q1 ∙∆P1S2 =q3 ∙ q2 +13∙ q1 ∙∆P225000∙∆Pмин625000∙∆Pмакс62 ∙q1 32 ∙q13-12500=0312500=03141Программный код MatlabПрограммный код MathCADРисунок Б.2 Cхема алгоритма расчета ДПП в САПР Matlab и MathCAD142На рисунке Б.2  - допустимое значение относительной переходнойпогрешности, tв - ожидаемое максимальное значение длительности переходногопроцесса, I - число, влияющее на точность расчета.

При обращении к этойфункции интервал наблюдения 0  t  tв разбивается на I точек t  tв  (tв I )  k иkв каждой из них, начиная с точки tв , последовательно вычисляется значениемодуля относительной переходной погрешности (t )  1  h (t ; q , q ,..., qn ) .0 k 1 2kКак только нарушается условие d  , величина t присваивается переменнойktp . По завершению расчетов определяется абсцисса точки первого выходаграфика относительной переходной функции за границы трубки точности 1   ,т.е. находится искомая ДПП для заданного сочетания значений варьируемыхпараметров датчика давления q , q ,..., qn .1 2143Программный код в MatlabПрограммный код в MathCADРисунок Б.3 Cхема алгоритма расчета ширины ППЧ в Matlab и MathCADНа рисунке Б.3  - допустимое значение относительной частотнойпогрешности, в - ожидаемое максимальное значение полосы пропусканиячастот, I - число, влияющее на точность расчета.При использовании этого144алгоритмаинтервалнаблюдения0    вразбиваетсянаI+1точекws  (в I )  s , где s  0,1,..., I и в каждой из них последовательно вычисляетсявеличинамодуляотносительнойчастотнойпогрешности (ws )  1  A ( ws , q , q ,..., qn ) .

Как только нарушается условие    ,01 2значение переменной  s присваивается переменной p . Точность расчетазависит от величины шага   в I и регулируется изменением числа I - чембольше это число, тем выше точность расчета. По завершению расчетовопределяется абсцисса точки первого выхода этого графика за границы «трубкиточности» 1   , т.е. искомая верхняя граница полосы пропускания частот П длязаданного набора варьируемых параметров датчика давления q , q ,..., q n . Если в0 1результате расчета получено число p  в , то следует увеличить ожидаемоемаксимальное значение ширины ППЧ в .145Приложение В.

Приложение к главе 3В.1 Принцип работы, технические характеристики и функциональная схемаАЦП PS021 фирмы ACAM (Германия).Микросхема имеет возможность измерять широкий диапазон емкостей от 0фФ до десятков нФ, обладает высокой скоростью измерения до 50 кГц,минимально возможное потребление 10 мкА при частоте измерения 10 Гц [49]. Нарисунке В.1 представлена функциональная блок-схема АЦП PS021 для измеренияемкости.Рисунок В.1 – Функциональная схема микросхемы PS021Принцип работы АЦП PS021: модуль управления переключения замыкаетаналоговый ключ K1 и размыкает K2.

Емкость С1 между измерительноймембраной и одним из электродов емкостного первичного преобразователязаряжается через резистор R1 до напряжения Uконд. При достижении пороговогозначенияUкондтриггерШмитаизменяетсвоёсостояние.TDC-модульподсчитывает количество тактовых импульсов заряда конденсатора, а затеммодуль управления переключением закрывает транзистор TV1 и открываеттранзистор TV2.напряженияЕмкость С2 начинает разряжаться через резистор R2 доизменениясостояниятриггераШмитаUтриг.TDC-модульподсчитывает количество тактовых импульсов разряда конденсатора, а затеммодуль управления переключением размыкает аналоговый ключ K1 и замыкаетК2. Далее осуществляется подсчет количества тактовых импульсов за времязаряда и разряда емкости С2 между измерительной мембраной и другим146электродом емкостного первичного преобразователя.

Для получения одногоизмерения емкостей С1 и С2 производится 8 таких циклов (рисунок В.2).Рисунок В.2 – Единичное измерение емкостей С1 и С2Затем выполняется указанное пользователем в настраиваемых регистрахзаписи определенное число измерений емкостей С1 и С2 (рисунок В.3).Рисунок В.3 – Полный цикл измерения емкостей С1 и С2Для наиболее точного измерения желательно, чтобы длительность разрядаемкостей была в пределах от 4 до 10 мкс [49].Таблица В.1 – Рассеиваемая мощность основных тепловыделяющихэлементов модуля отображения и ввода информации.Позиционное обозначение№123HL1VD1…VD6R1Тип элементаРассеиваемая мощность, ВтИндикатор ЖКДиодРезистор0,0030,008750,00582Таблица В.2 – Рассеиваемая мощность основных тепловыделяющихэлементов модуля электромагнитной совместимости.№123ПозиционноеобозначениеL1L2-L5VD1Тип элементаИндуктивностьИндуктивностьДиодРассеиваемаямощность, Вт0,00750,0050,00125147Таблица В.3 – Рассеиваемая мощность основных тепловыделяющихэлементов процессорного модуля обработки информации.№1234567891011121314ПозиционноеобозначениеD1D2D3D4D5D6D7D8R1,R17,R16T1VD1VD2,VD3,VD4VT1VT2Тип элементаEEPROMДемультиплексерИнверторИсточник опорного напряженияРегулятор напряженияСупервизорЦАПМикроконтроллерРезисторТрансформаторДиодДиодТранзисторТранзисторРассеиваемаямощность, Вт0,0050,0010,0010,01050,00750,003410,00710,01050,005250,01050,00550,00750,0650,0064Таблица В.4 – Рассеиваемая мощность основных тепловыделяющихэлементов модуля обработки сигналов первичного преобразователя.№1234567891011ПозиционноеобозначениеD1D2, D3D4D5D6D7D7D8, D9D10R1-R9VT1, VT2Тип элементаАналоговый ключТриггер ШмиттаАЦПГальваноразвязкаАкселерометрEEPROMЦАПТриггер ШмиттаДемультиплексерРезисторТранзисторРассеиваемаямощность, Вт0,00650,0010,008750,008750,00270.0050,00710,0010,0010,005250,0065148Приложение Г.

Патент на полезную модель149Приложение Д. Акт о практическом применении результатовдиссертационного исследования.