CN113125793B - 一种航空升降速度标准装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空升降速度标准装置及方法，包括：测量室，具有内部空间以容纳被测件；测量室内设置多个高度测量仪以监测测量室的模拟气压高度变化；真空室，与测量室连接，且真空室和测量室之间设置气体流量控制器，经由气体流量控制器对测量室模拟气压高度进行调节，以负反馈控制方式实现航空升降速度准确发生。

Description

一种航空升降速度标准装置及方法

技术领域

本发明属于航空升降速度测量技术领域，具体涉及一种航空升降速度标准装置及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

航空升降速度参数是指飞行器飞行高度的变化率，即表述单位时间里飞行器飞行高度的变化值,由于高度与压力成为非线性关系，故航空升降速度参数是关于压力与时间的非线性函数。目前飞行器上的航空升降速度表，使用相应的大气数据综合测试仪进行检测。

但其存在如下问题：

1)目前大气数据综合测试仪需要对各类升降速度表或者动静压系统进行升降速度参数检测，但大气数据综合测试仪上的升降速度参数不进行量值溯源。

2)大气数据综合测试仪的升降速度模块故障维修后，通常只能采用误差接近的同类仪表进行比较测量，无法准确判断升降速度参数的准确性。

3)缺少升降速度参数的测量标准与相应校准方法。目前计量技术机构依据检定规程开展大气数据综合测试仪压力参数的计量，无法开展升降速度参数的计量。

4)目前在大气数据综合测试仪验收与定期溯源时，认可压力参数计量合格的属于合格产品，但经常出现使用时升降速度参数显示或控制异常，无法准确判定是被检件问题，还是测量标准问题。

综上所述，为实现升降速度参数准确溯源与量传，完善大气数据综合测试的校准方法，需拟研制一套航空升降速度标准装置，开展各类大气数据测试仪的升降速度测量示值与控制稳定性校准，依据实际校准需求编制校准方法，不断完善大气数据测试仪量值溯源与传递体系。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种航空升降速度标准装置及方法，该装置测量室内容纳被测件，高度测量仪监测其模拟气压高度，由测量室和真空室连接，并通过气体流量控制器对测量室模拟气压高度变化的调节，可以实现对升降速度的控制。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种航空升降速度标准装置，包括：

测量室，具有内部空间以容纳被测件；测量室内设置多个高度测量仪以监测测量室的模拟气压高度变化；

真空室，与测量室连接，且真空室和测量室之间设置气体流量控制器，在真空室与测量室之间存在一定压差的条件下，通过程序控制气体流量控制器内流量电磁阀开合频度，对测量室模拟气压高度变化率进行调节，实现模拟气压高变化率稳定输出，以负反馈控制方式实现航空升降速度准确发生，可进行航空升降速度仪表的动态校准。

作为进一步的技术方案，所述测量室还与若干个扩展测量室连接，测量室和扩展测量室之间可通断。

作为进一步的技术方案，所述扩展测量室设置两个，两个扩展测量室依次连接后与测量室连接。

作为进一步的技术方案，所述真空室设置真空发生器。

作为进一步的技术方案，所述真空室与若干个扩展真空室连接，真空室和扩展真空室之间可通断。

作为进一步的技术方案，所述扩展真空室设置三个，三个扩展真空室均与真空室连接。

作为进一步的技术方案，所述测量室和真空室均设置泄压阀。

作为进一步的技术方案，所述高度测量仪与手持终端通信，高度测量仪将气压数据转换成气压高度数据传输给手持终端。

第二方面，本发明还提供了一种如上所述的航空升降速度标准装置的方法，包括以下步骤：

将被测件放于测量室内；气体流量控制器处于完全关闭状态，将测量室、真空室与大气相通，与外界大气压保持平衡后断开与大气的连通；对真空室抽真空，达到真空状态；

高度测量仪对测量室内气压进行实时测量经数据转换输出模拟高度变化率信号；

在手持终端的控制程序中设定模拟高度变化率(航空升降速度)目标值，控制程序读取模拟高度测量仪输出的实时模拟高度变化率数据，实时与目标值进行比较，如果数据不一致，控制程序发出控制指令调节气体流量调节阀的电磁阀开启与关闭频度，使测量室内的实时模拟高度变化率不断接近、最终达到目标值。；

到达设定目标值后，关闭气体流量控制器。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明提供了一种可产生校准升降速度参数的标准装置与方法，解决了以往无法校准的问题。

本发明的装置，高度测量仪可以准确测量模拟高度与模拟高度变化率，以数字信号形式进行信号传输。高度测量仪内置的压力测量传感器感受测量室气压变化，经内置的AD采集与数据处理模块依据解算出对应的模拟高度变化率(升降速度值)。

本发明的装置，测量室可扩展，提高了升降速度有效测量时间。通过增加扩展室，进而使测量室的空间容积成倍扩大，在不变的气体流量控制准确度、不变的真空室容积的前提下，使整个装置的升降速度有效测量时间成倍提高。

本发明的装置，真空室可扩展，提高了升降速度有效测量时间。通过增加扩展真空室，使整体真空室容积成倍扩大，在不变的气体流量控制准确度、不变的测量室容积的前提下，使整个装置的升降速度测量时间成倍提高。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的航空升降速度标准装置的示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的升降速度参数控制示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1测量室，2气体流量控制器，3真空室，4第一扩展测量室，5第二扩展测量室，6第一扩展真空室，7第二扩展真空室，8第三扩展真空室，9被测件，10高度测量仪，11高度测量仪，12高度测量仪，13高度测量仪，14真空发生器，15手持终端。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中如出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种航空升降速度标准装置及方法。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种航空升降速度标准装置，该装置由测量室1、气体流量控制器2、真空室3、第一扩展测量室4、第二扩展测量室5、第一扩展真空室6、第二扩展真空室7、第三扩展真空室8、被测件9、高度测量仪10、高度测量仪11、高度测量仪12、高度测量仪13、真空发生器14与手持终端15组成。

测量室1具有内部空间，被测件9放置于测量室的内部空间中，可以考虑将被测件9置于测量室内中部。

测量室内设置多个高度测量仪，在本实施例中，设置4个高度测量仪，分别为高度测量仪10、高度测量仪11、高度测量仪12、高度测量仪13，4个高度测量仪分别安装于测量室内与被测件同一高度的四周约20cm处，且4个高度测量仪量程相同、对称分布、准确度高。通过控制程序可实时观测4个高度测量仪的数据是否一致，如出现测量仪的数据不一致，表明测量室内部出现气流波动，或者测量室侧壁出现泄漏现象，应立即停止气压控制，经排除异常问题，待四个测量仪数据显示一致的情况下，继续进行气压控制。

高度测量仪，由压力敏感元件、AD采集模块与信号调理模块、信号输出模块组成。压力敏感元件感受外部的压力时，将感受到物理量转换为压电信号输出给AD采集模块，并依据气压压力与气压高度之间的函数关系进行信号转换，输出模拟高度变化率对应的模拟量信号，并经信号输出模块转换，形成可远距离传输的数字信号。

高度测量仪与手持终端15通信，高度测量仪将高度数据传输给手持终端。

测量室1与真空室3连通，且测量室和真空室之间设置气体流量控制器2，通过气体流量控制器2可以对测量室的模拟气压高度变化率进行调节。

测量室1还与若干个扩展测量室连接，扩展测量室的数量可根据实际量程需求而定，如本实施例中，扩展测量室设置两个，分别为第一扩展测量室4、第二扩展测量室5；第一扩展测量室与第二扩展测量室连接，第二扩展测量室与测量室1连接，也可将第一扩展测量室、第二扩展测量室都与测量室1连接，从而可使测量室的实际空间增大1-2倍。

扩展室测量室与测量室之间设置了可自动程控的通断控制阀门，在无需扩展时，将两扩展测量室关闭，在需要扩展一至两个时，将扩展室开合。

真空室3设置真空发生器14，通过真空发生器可使真空室处于真空状态。

真空室3与若干个扩展真空室连接，扩展真空室的数量可根据实际量程需求而定，如本实施例中，扩展真空室设置三个，分别为第一扩展真空室6、第二扩展真空室7、第三扩展真空室8；第一扩展真空室6、第二扩展真空室7、第三扩展真空室8可都与真空室3连接，也可将第一扩展真空室6、第二扩展真空室7、第三扩展真空室8依次连接，再将边缘的一个扩展真空室与真空室3连接，从而可使真空室的实际空间增大1-3倍。

扩展室真空室与真空室之间设置了可自动程控的通断控制阀门，在无需扩展时，将两扩展真空室关闭，在需要扩展一至两个时，将扩展真空室开合。

测量室1和真空室3均设置泄压阀，通过打开泄压阀，使测量室、真空室与大气相通，从而与外界大气压保持平衡。

本发明的装置，高度测量仪可以准确测量模拟高度与模拟高度变化率，以数字信号形式进行信号传输。高度测量仪内置的压力测量传感器感受测量室气压变化，经内置的AD采集与数据处理模块依据解算出对应的模拟高度变化率(升降速度值)。

本发明的装置可通过增加扩展测量室或者扩展真空室，实现小量程升降速度的有效测量时间或者大量程升降速度的有效测量时间显著增加。本实施例中，增加2个扩展测量室，可使测量室的空间容积扩大1倍至2倍，在不变的气体流量控制准确度、不变的真空室容积的前提下，升降速度与使整个装置的升降速度有效测量时间提高了1倍至2倍。增加3个扩展真空室，使整体真空室容积扩大1倍至3倍，在不变的气体流量控制准确度、不变的测量室容积的前提下，使整个装置的升降速度有效测量时间提高了1倍至3倍。本发明的装置的工作原理为：

当被测件9放于测量室1中间，测量室四周安装的4个高度测量仪对模拟高度进行测量；

确认气体流量控制器2处于关闭状态；将测量室1与真空室3的泄压阀打开通大气，与外界大气压保持平衡，关闭各室的泄压阀；真空室抽真空，达到真空状态(≤10Pa)；

气压高度测量仪对测量室内气压进行实时测量经数据转换以模拟高度及变化率为输出信号；

在手持终端的控制程序中输入模拟高度变化率(航空升降速度)目标值，控制程序读取模拟高度测量仪输出的模拟高度变化率数据，与目标值进行比较，如果数据不一致，控制程序发出控制指令控制调节气体流量调节阀的电磁阀开合频度，使测量室内的实时模拟高度变化率不断逼近、最终达到目标值；

到达设定高度后，关闭气体流量控制器2。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种航空升降速度标准装置，其特征是，包括：

测量室，具有内部空间以容纳被测件；测量室内设置多个高度测量仪以监测测量室的模拟气压高度变化；所述高度测量仪量程相同、对称分布、准确度高，通过控制程序可实时观测高度测量仪的数据是否一致；真空室，与测量室连接，且真空室和测量室之间设置气体流量控制器，通过程序控制气体流量控制器内流量电磁阀开合频度，经由气体流量控制器对测量室模拟气压高度进行调节，实现模拟气压高变化率稳定输出，以负反馈控制方式实现航空升降速度准确发生；

所述测量室还与若干个扩展测量室连接，测量室和扩展测量室之间可通断；

所述真空室与若干个扩展真空室连接，真空室和扩展真空室之间可通断；

通过增加扩展测量室或者扩展真空室，实现小量程升降速度的有效测量时间或者大量程升降速度的有效测量时间显著增加。

2.如权利要求1所述的航空升降速度标准装置，其特征是，所述扩展测量室设置两个，两个扩展测量室依次连接后与测量室连接。

3.如权利要求1所述的航空升降速度标准装置，其特征是，所述真空室设置真空发生器。

4.如权利要求1所述的航空升降速度标准装置，其特征是，所述扩展真空室设置三个，三个扩展真空室均与真空室连接。

5.如权利要求1所述的航空升降速度标准装置，其特征是，所述测量室和真空室均设置泄压阀。

6.如权利要求1所述的航空升降速度标准装置，其特征是，所述高度测量仪与手持终端通信，高度测量仪将气压数据转换成气压高度数据传输给手持终端。

7.如权利要求1-6任一项所述的航空升降速度标准装置的方法，其特征是，包括以下步骤：

将被测件放于测量室内；气体流量控制器处于完全关闭状态，将测量室、真空室与大气相通，与外界大气压保持平衡后断开与大气的连通；对真空室抽真空，达到真空状态；

设定模拟高度变化率目标值，将高度测量仪的数据与目标值进行比较，若不一致，则调节气体流量控制器开度，使测量室内的实时模拟高度变化率最终达到目标值；

到达目标值后，关闭气体流量控制器。

8.如权利要求7方法，其特征是，所述的高度测量仪对测量室内气压进行实时测量经数据转换输出模拟高度变化率信号。

Images