Измерение скорости воздушного потока с использованием ультразвуковых преобразователей

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.
Андрей Павлович Панов
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
Андрей Николаевич Серов
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
Поделиться