При работе с системами управления подвижными объектами возникает необходимость в учете продольной и поперечной составляющей скорости воздушного потока. С этой целью используются устройства измерения скорости воздушного потока на основе акустического метода. Измерители данного типа отличаются малой инерционностью и отсутствием подвижных частей. Однако большие габариты и наличие элементов конструкции, подверженных существенной деформации при механическом воздействии, затрудняют их применение в составе подвижных объектов. В работе проанализирован алгоритм устройства измерения скорости воздушного потока с использованием ультразвуковых преобразователей. Показано, что уменьшение габаритов устройств данного типа без совершенствования методов определения времени прохождения ультразвукового импульса между излучателями и проведения периодической калибровки изделия приводит к уменьшению точности измерения. Разработана структурная схема и рассмотрены основные элементы вычислительного устройства, определяющего продольную и поперечную составляющие скорости воздушного потока, с использованием четырех ультразвуковых преобразователей. Натурные испытания устройства с расстоянием между чувствительными элементами 60 мм в аэродинамической трубе показали, что данная конструкция позволяет определять скорость воздушного потока с предельной абсолютной погрешностью измерения 2,5 м/с. Существенный вклад в формирование этой погрешности вносят элементы конструкции, затеняющие измерительную область, но обеспечивающие требуемые прочностные характеристики. Предложенный алгоритм компенсации ошибок на базе метода аппроксимации тригонометрическими функциями снижает предельную абсолютную погрешность измерения до 1,2 м/с. Дальнейшее повышение характеристик устройства измерения требует проведения дополнительных работ по поиску формы блока чувствительных элементов и совершенствования алгоритмов компенсации ошибок.
1. Панов А.П., Савченко Ю.В., Серов А.Н. Мобильный измеритель состояния атмо-сферы, предназначенный для работы в сложных условиях эксплуатации // Актуальные проблемы электронного приборостроения: материалы Междунар. науч.-техн. конф.: в 2 т. – Саратов, 2016. – Т. 2. – С. 497–503.
2. Панов А.П., Серов А.Н., Мочегов И.Н. Микропроцессорный комплекс определения скорости и направления воздушного потока c чувствительным элементом на основе горя-чего цилиндра // Изв. вузов. Электроника. – 2016. – Т. 21. – №4. – С. 341–346.
3. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества веществ. Кн. 2. – СПб.: По-литехника, 2004. – 412 с.
4. WMT700 Руководство пользователя. Серия ультразвуковых датчиков ветра Vaisala WINDCAP WMT700. – URL: http://www.vaisala.ru/ru/products/windsensors/Pages/WMT700.aspx (дата обращения: 06.02.2018).
5. TheTriSonica. – URL: http://www.apptech.com/products/ultrasonic-anemometers/trisonica (дата обращения: 06.02.2018).
6. Windsensor&accessories.; – URL: http://www.youngusa.com/products (дата обращения: 06.02.2018).
7. Тихомиров А.А. Ультразвуковые анемометры и термометры для измерения пульса-ций скорости и температуры воздушных потоков. Обзор // Оптика атмосферы и океана. – 2010. – Т. 23. – №7. – С. 585–600.
8. Ермаков М.С. Разработка алгоритма определения параметров ветра ультразвуко-вым методом // Автоматизация процессов управления. – 2017. – № 3 (49). – С. 56–61.
9. Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды. – М.; Л.: ОГИЗ. Гос. изд-во технико-теорет. лит., 1946. – 220 с.
10. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. – 6-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 636 с.
11. Дубошин Г.Н. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике. – М.: Наука, 1976. – 864 с.
12. Субботин Ю.Н., Черных Н.И. Равномерная аппроксимация кривизны гладких плоских кривых с использованием частных сумм ряда Фурье // Тр. института математики и механики УрО РАН. – 2017. – Т. 23. – № 3. – С. 253–256.