Анализ недостатков существующих систем измерения расхода топлива

К недостаткам существующих систем измерения расхода топлива относится недостаточность функциональных возможностей и низкое быстродействие измерения значения комплексного сопротивления при его использовании, например, в реализации устройства для измерения количества топлива при малых расходах.

Существующее устройство измерения расхода топлива при измерении комплексного сопротивления:

- не способно выполнять измерение малого расхода топлива, так как конструктивно близко емкостные дискретные датчики в баке изделия ракетно-космической техники расставить не представляется возможным;

- измеряет количество топлива только в условиях действия силы тяжести (перегрузки), а в условиях невесомости осуществлять измерение расхода топлива не представляется возможным.

Таким образом, недостатком существующего устройства является отсутствие возможности проведения измерения комплексного сопротивления мостовой схемы в условиях невесомости, и как следствие, измерение количества топлива в условиях невесомости, а также отсутствие возможности измерения малого расхода топлива.

В системе измерения расхода топлива существующий шариковый тахометрический датчик основан на амплитудной модуляции полезного сигнала. Этот датчик представляет собой усилитель, построенный на двух операционных усилителях и транзисторе. Катушка индуктивности состоит из первичной и вторичной обмоток и преобразует число оборотов вращения шарика в электрический сигнал. Усилитель снимает сигнал (в соответствии с рис. 2 со вторичной обмотки катушки и передает на блок ЭФИР (электронный формирователь импульсов расхода). На вход катушки с формирователя опрашивающего сигнала через развязывающий трансформатор поступают импульсы постоянной амплитуды с частотой 25 кГц.

Рисунок 2 – электрический сигнал со вторичной обмотки катушки

где: - напряжение выходного сигнала с датчика расхода; – время.

Опыт эксплуатации космических пилотируемых кораблей показал, что шариковый тахометрический датчик, который содержит бесконтактный индуктивный узел съема сигнала, вместе с мостовым измерительным трансформатором подвержен сильным механическим воздействиям. Эти механические воздействия на узел съема сигнала (катушку индуктивности) изменяют значения его индуктивности, что приводит к искажению формы полезного сигнала с мостового измерительного трансформатора согласно рис. 2 и, соответственно, временному нарушению его работоспособности, которое приводит к существенному снижению точности измерения расхода топлива. Эта проблема приводит к нарушению процедуры измерения расхода топлива и использованию других менее точных методов расчета, что, в свою очередь вызывает необходимость закладывать большее количество гарантийных запасов топлива. Следовательно, происходит увеличение веса космического корабля.

Основным критерием, по которому проводился анализ существующих датчиков расхода топлива, является возможность осуществления малых расходов (0,004-0,18 л/с). С целью поиска датчика с необходимыми характеристиками был проведен сравнительный анализ, который показал, что ни один из существующих датчиков не может осуществлять измерение столь малых расходов, как применяемый. Ниже представлена сравнительная таблица.

Таблица 1 – Сравнительный анализ параметров датчиков расхода

Из таблицы 1 видно, что из найденных нами датчиков даже ближайший (по параметрам) к применяемому в СИРТ датчику расхода 11Ф732.7091-0А51 датчик (турбинный преобразователь расхода ТПР-7-1-1) не обеспечивает измерение малых расходов (от 0,004 л/с).

По результатам анализа выявленных недостатков для повышения точности измерения расхода топлива предлагается использовать не существующий метод амплитудной модуляции полезного сигнала датчика, а фазовый метод, т.е. измерять фазу сигнала несущей частоты, который имеет куда больший запас устойчивости. [10]

Задачей работы является разработка метода измерения комплексного сопротивления мостовой схемы и измерения фазы несущей частоты полезного сигнала, исключающего влияние механических нагружений на чувствительный элемент датчика и, соответственно, повышающего точность измерения количества топлива. Разработанное техническое решение подтверждается экспериментально математическим моделированием.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: