Информационно-измерительная система контроля уровня топлива в летательных аппаратах. Авиационные приборы и информационно измерительные системы Аттестация программного обеспечения

По завершению изучения теоретического материала и выполнения лабораторных и практических работ курсанты должны знать: роль авиационных приборов и информационно – измерительных систем в обеспечении безопасности полетов; требования международной организации гражданской авиацииИКАО к бортовой авионике гражданских воздушных судов; основы теории, принципы действия, конструктивные особенности и основные эксплуатационные характеристики авиационных приборов и информационно – измерительных систем; принципы расчета и конструирования авиационных приборов и информационно – измерительных систем; цели и способы комплексной обработки навигационной информации.

По завершению изучения теоретического материала и выполнения лабораторных и практических работ курсанты должны уметь: анализировать работу авиационных приборов и информационно – измерительных систем; использовать контрольно-поверочную аппаратуру и измерительные приборы при исследовании авиационных приборов и информационно – измерительных систем воздушного судна. анализировать причины отказов и неисправностей авиационных приборов и информационно – измерительных систем.

По завершению изучения теоретического материала и выполнения лабораторных и практических работ курсанты должны быть осведомлены: в основных направлениях развития авиационных приборов и информационно – измерительные систем; в особенностях летной эксплуатации авиационных приборов и информационно – измерительные систем.

Литература основная: Д.А.Браславский. «Авиационные приборы и автоматы»- М.: «Машиностроение» О.И.Михайлов, И.М.Козлов, Ф.С.Гергель Авиационные приборы. М.: «Машиностроение» В.Г.Воробьев, В.В.Глухов, А.Л.Грохольский и др. Под ред. В.Г.Воробьева «Авиационные приборы и измерительные системы» - М.: «Транспорт»

Литература дополнительная: В.И.Купреев. «Бортовые вычислительные устройства» -М.: Транспорт Под ред. П.А.Иванова. «Аппаратура измерения курса и вертикали на воздушных судах гражданской авиации» -М.: «Машиностроение» В.Ю.Алтухов, В.В.Стадник. «Гироскопические приборы, автоматические бортовые системы управления самолетов и их техническая эксплуатация»-М.: «Машиностроение» Н.М. Богданченко. «Курсовые системы и навигационные вычислители самолетов гражданской авиации»-М.: «Транспорт»

Учебные вопросы Предмет, цель, основные задачи дисциплины и ее структура Назначение, состав авиационных приборов и информационно- измерительных систем (АП и ИИС) воздушных судов (ВС) Классификация погрешностей АП и ИИС ВС Условия эксплуатации АП и ИИС ВС

По способу управления приборы разделяют на недистанционные дистанционные. Для дистанционного прибора характерно наличие линии связи, соединяющей разнесенные на некоторое расстояние датчик и индикатор. Линия связи может быть механической, гидравлической, электрической, пневматической и т.п.

Приборы с непосредственной выдачей информации подразделяют: на приборы с индикацией информации в виде цифровых или аналоговых данных; на приборы с выдачей изображения в виде силуэта самолета, экрана с картой обстановки и т.п.; на приборы, выдающие информацию в виде световых табло с надписями; на приборы, выдающие информацию в виде звукового сигнала, и др.

Причинами возникновения погрешностей измерений являются: неточность математического описания функциональной зависимости, неполнота ее реализации в измерительном средстве, наличие помех и возмущений, влияющих на значение параметров функции преобразования и т.д.

Методические погрешности определяются недостаточной разработанностью метода измерения или приближенностью реализации функции преобразования в конструкции измерительного средства. Инструментальные погрешности обусловливаются неточностью изготовления элементов измерительного средства, изменением их параметров под воздействием внешней среды, несовершенством материалов, из которых они изготавливаются, и т.д.

Абсолютные погрешности Абсолютные погрешности ИУ выражаются в единицах измеряемой величины х или в единицах выходного сигнала у. Абсолютная погрешность ИУ в единицах измеряемой величины (приведенная к входу ИУ) равна разности между его показанием х и действительным значением измеряемой величины хо: х = х – х о. Абсолютная погрешность ИУ в единицах выходного сигнала (приведенная к выходу ИУ) у = у – уо, где у – фактический выходной сигнал; уо – идеальный выходной сигнал (значение выходного сигнала, отвечающее действительному значению измеряемой величины в соответствии с заданной характеристикой). ИУ – измерительное устройство, под которым понимается прибор или датчик

Рассматривая малое приращение сигнала у как дифференциал функции у = ƒ(х), можно получить приближенную связь между погрешностями х и у: у = ·х = S·х где S – чувствительность ИУ. Эта связь иллюстрируется графиком (рис.), на котором сплошной линией изображена заданная (идеальная) характеристика ИУ, а пунктирной линией, соединяющей ряд экспериментально снятых точек, фактическая (реальная) характеристика Действительному значению измеряемой величины х 0 на идеальной характеристике отвечает точка А (хо, уо), а на реальной характеристике – точка В (хо, у). Отрезок АВ = у – уо =у выражает абсолютную погрешность ИУ в единицах у. Если точку В спроектировать параллельно оси х на идеальную характеристику, то получим точку С (х, у). Отрезок СВ = х – хо =х выражает абсолютную погрешность в единицах х. Из треугольника АВС следует связь между х и у у / х = ту ms tgӨ = S, где ms и ту – масштабы графика по осям х и у; Ө – угол ВСА. Рис. К определению абсолютной погрешности

Относительная погрешность Относительная погрешность ИУ равна отношению абсолютной погрешности х или у к текущему значению соответствующей величины х или у: η х = х / х; η y = у / у Если характеристика прибора линейная и проходит через начало координат (у = Sх), то η = х / х = у / у

Приведенная относительная погрешность Приведенная относительная погрешность ИУ равна отношению абсолютной погрешности х или у к соответствующей абсолютной величине диапазона измерения х Д или у Д: ζx = х / х Д; ζy = у / у Д Если характеристика ИУ линейная (у = А + Sх), то ζ = х / х Д = у / у Д.

Авиационные приборы и измерительные системы в процессе летной эксплуатации подвергаются внешним воздействиям: изменению температуры и давления окружающей среды, механическим ударам, линейным ускорениям, вибрации, пыли, влажности и т.п. Требования к самолетному оборудованию, условия его эксплуатации и испытаний устанавливаются Нормами летной годности гражданских самолетов (НЛГС-3).

Авиационное оборудование в зависимости от размещения на самолете подразделяется на оборудование, расположенное: в отсеках с регулируемой температурой; в отсеках с нерегулируемой температурой и в зонах, контактирующих с внешним потоком воздуха; в двигательных отсеках.

На своей основной работе занимаюсь разработкой бортовых информационных систем для летательных аппаратов. Тема очень интересная, но слишком обширная для одного топика. Так что я начну с самых основ и первую свою статью на хабре посвящу общему описанию бортовой аппаратуры воздушного транспорта.

Системы сбора данных

система измерения параметров двигателей;
барометрические и радиолокационные высотомеры;
измерители воздушной скорости;
датчики температуры и давления;
инерциальная навигационная система;
и т.п.

В задачи систем сбора данных (ССД) входит измерение различных сигналов и физических величин, характеризующих состояние летательного аппарата (ЛА). Как правило такая система состоит из одного или нескольких датчиков подключенных к вычислительным блокам. Каждый вычислительный блок представляет из себя небольшую маломощную ЭВМ, в которой данные от датчиков фильтруются, обрабатываются и преобразуются к стандартизованному коду (например, ГОСТ 18977-79).

Системы отображения информации

комплексный пилотажный индикатор;
комплексный индикатор навигационной информации;
пульт управления;
индикатор на лобовом стекле;
нашлемная система индикации;
и т.п.

Системы отображения информации (СОИ) выдают членам экипажа пилотажную и навигационную информацию, данные от радионавигационных систем, систем автоматического пилотирования и т.п. Также они обеспечивают двусторонний обмен данными между бортовыми информационными системами ЛА и членами экипажа.
В современных летательных аппаратах устанавливаются индикаторы на основе цветных жидкокристаллических матриц, специальным образом доработанных для возможности применения в жестких климатических условиях и при прямой солнечной засветке. В состав индикаторов также входят процессорный модуль, графический контроллер и разнообразные интерфейсы связи - по сути это полноценный компьютер с собственным дисплеем, а часто и клавиатурой в виде кнопочного обрамления.
Пульт управления отличается от индикатора расширенной клавиатурой и довольно скромным дисплеем.
Индикатор на лобовом стекле и нашлемная система индикации являются первыми в истории системами дополненной реальности. Их функции схожи с жидкокристаллическими индикаторами, отличается лишь сам принцип отображения - картинка рисуется на почти прозрачных экранах проекционным методом.

Системы радионавигации

Неавтономные системы радионавигации

радиотехническая система ближней навигации;
система посадки;
спутниковая навигационная система;
система предупрежения столкновений;
и т.п.

Основными функциями неавтономных радионавигационных систем является вождение летательных аппаратов по курсу, привод на аэродром, помошь при заходе на посадку. Такие системы состоят из двух частей: системы радиомаяков на земле (также на борту других ЛА или КА) и приёмников на борту ЛА, который по параметрам принятого от радиомаяка сигнала, определяет направление на данный радиомаяк. Радиомаяки ведут вещание на немного разных частотах в пределах четко фиксированных диапазонов, что даёт возможность настроиться на конкретный радиомаяк.

Автономные системы радионавигации

автоматический радиокомпас;
радиовысотомер;
доплеровский измеритель скорости и угла сноса;
метеонавигационная РЛС;
и т.п.

Автономные системы радионавигации, в отличае от неавтономных не требуют для своей работы внешних источников сигнала. Передатчики и приёмники таких систем находятся на одном и том же ЛА. Их задача - определение характеристик полёта воздушного судна радиолокационным методом.

Системы радиосвязи

система дальней радиосвязи;
система ближней радиосвязи;
система внутренней связи между членами экипажа;
радиолокационный ответчик системы управления воздушным движением;
система спутниковой связи;
система аварийной связи.

Для связи в пределах прямой видимости применяется СВЧ-радиостанции. Для дальней связи (от 300 до 3000 км) применяется ВЧ-радиостанция, также в ВЧ диапазоне работает и система аварийной связи. Общение между членами экипажа ЛА осуществляется по проводной связи.
Радиолокационный ответчик УВД предназначен для передачи информации о местоположении ЛА службам управления воздушным движением. Он состоит из двух приёмопередатчиков работающих на верхние и нижние килевые антенны. При приёме запроса от наземных служб, ответчик формирует и отправляет информационное слово состоящее из текущих координат ЛА, высоте полета, скорости, а в отечественных системах ещё и об остатке топлива на борту ЛА.

Системы автоматического пилотирования

автоматическая система повышения устойчивости и управляемости;
вычислительная система управления полётом;
вычислительная система управления тягой;
вычислительная система самолетовождения.

Системы автоматического пилотирования предназначены для повышения безопасности полета ЛА. Данные системы уменьшают колебания ЛА по всем осям, автоматически балансируют ЛА, согласовывают отклонение управляющих плоскостей, снижают влияние турбулентности, а также снижает нагрузку на рычагах управления. Также в задачи данных систем входит авоматический полёт ЛА по маршруту, автоматическая посадка, а в режиме ручного полёта - прокладывание оптимального маршрута движения ЛА.

В зависимости от типа ЛА, на нём может присутствовать специфическое для него оборудование. Например на гражданских пассажирских ЛА имеется система громкой связи и развлекательная мультимедийная система. На военных ЛА можно обнаружить систему управления вооружением, прицельные и разведывательные комплексы, радиолокационные станции, специфические пилотажно-навигационные системы.

Надеюсь тема окажется интересна хабрасообществу. В дальнейшем планирую написать подробнее по каждой из систем, в особенности по системам отображения, а также описать основные тенденции в развитии отечественной и зарубежной авионики.

Литература

1. «Радиотехнические системы» Казаринов Ю.М., Москва, 1990
2. «Авиационные приборы и системы» Клюев Г.И., Ульяновск, УлГТУ, 2000
3. «Справочник пилота и штурмана гражданской авиации» Васин И.Ф., Москва, 1990

UPD: Вставил красивую картинку (найдена на просторах интернета)
UPD2: Добавил метеолокатор (спасибо

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт»

Кафедра автоматизации экспериментальных исследований

Расчетная работа

на тему: «Информационно-измерительная система контроля уровня топлива в летательных аппаратах»

Вступление

2.1 Структурная схема ИИС

4. Методы цифровой обработки

Список литературы

Вступление

Расчетно-графическая работа посвящена разработке информационно-измерительной системе контроля уровня топлива в баках летательных аппаратах.

1. Обоснование предметной области использования ИИС

1.1 Объект измерения и место в нем разрабатываемой системы

Масса топлива на борту летательного аппарата (ЛА) составляет более половины его взлетной массы. Поэтому точное определение его количества и расхода является одной из важнейших задач, решение которых позволяет обеспечить работы силовых установок ЛА. Эту задачу решает топливоизмерительная система (ТИС).

Основной ТИС современных ЛА являются топливомеры и расходомеры. Топливомер служит для формирования измерительной информации о запасе топлива в топливных баках ЛА. Расходомер обеспечивает измерительную информацию о расходе топлива. На основе точного определения запаса и расхода топлива можно рассчитать дальность и продолжительность полета, решить задачи автоматического управления порядком выработки топлива из баков, автоматически производить перекачку топлива из бака в бак для поддержания правильной центровки ЛА, формировать сигнализацию о критическом остатке топлива, определять порядок заправки баков топливом и т.д. .

ИИС контроля уровня топлива в баках ЛА предназначена для сбора и преобразования аналоговых сигналов, поступающих от первичных преобразователей неэлектрических величин (электроемкостного датчика) в частоту, ее последующей обработки микроконтроллером и передачи данных на пульт пилота, а также на более высокий иерархический уровень - в систему управления общесамолётным оборудованием. Система может применяться как в составе бортовой аппаратуры, как и аппаратуры систем наземного контроля технического состояния самолета.

Применение микропроцессорной системы управления и обработки информации дает возможность оперативной адаптации всей системы к условиям измерения, т.е. оперативно учитывать влияние изменения климатических и других факторов окружающей среды, гибкого изменения алгоритмов обработки информации и форм ее представления.

Комплексная система программного управления и измерения топлива, установленная на самолете, необходима для измерения суммарного запаса топлива в баках левого и правого полукрыла (раздельно), измерения запаса топлива в каждой группе баков, автоматического управления порядка расхода топлива в полете, управления централизованной заправкой и сигнализации об остатке топлива.

Топливомер питается переменным током напряжением (27±2,7) В, частотой 400 Гц.

1.2 Система измерения количества топлива самолета ЯК-18Т

Количество топлива в баках самолета измеряется топливомером фирмы Westach, который обеспечивает измерение запаса топлива и непрерывную индикацию на приборной доске. На самолете имеются два топливных бака, каждый бак оборудован датчиком топливомера. На приборной доске установлен двухстрелочный указатель. Кроме топливомера на самолете в баках установлены датчики обеспечивающие выдачу сигналов на светосигнальные табло каждого бака о наличии резервного остатка топлива (30 л). Расход топлива измеряется расходомером типа FS-450.

Рисунок 2.2 - Принципиальная электрическая схема топливомера. Т1 - датчик топливомера CAT.395-5S левого бака; Т2 - датчик топливомера CAT.395-5S правого бака; Т3 - индикатор топливомера 2DA4-40; R1, R2 - резистор 680 Ом, 2 Вт; Д10 - автомат защиты АЗК1М-3, установлен на РУ27В.

Индикатор топливомера 2ДА4-40 двухстрелочный с диапазоном измерения от F (полный) до Е (пустой, работает с емкостными датчиками.

Рисунок 2.3 - Установка датчиков топливомеров. 1 - стенка топливного бака (обшивка крыла); 2 - чашка; 3 - крышка лючка; 4 - датчик топливомера; 5 - гермовывод электрического жгута; 6 - винт регулировки показаний топливомера при полном баке; 7 - винт регулировки показаний топливомера при пустом баке; 8 - индикатор топливомера, установленный на приборной доске; 9 - герметизирующие прокладки.

Датчик топливомера CAT.395-5S представляет собой топливный передатчик-измеритель, который работает посредством подачи малого фиксированного количества энергии во внешнюю алюминиевую трубку датчика. Количество энергии, наводимой во вторичном проводнике внутри трубки (и изолированном от нее) зависит от сопротивления, объема, разделяющего два проводника. Микропроцессор в головке датчика измеряет наведенный потенциал, усиливает и направляет в измерительный прибор (индикатор топливомера). Когда количество топлива в датчике уменьшается вследствие выработки, количество воздуха увеличивается, таким образом, непрерывно измеряется количество наводимой энергии. Электроника датчика залита эпоксидной смолой.

Датчик резервного остатка топлива поплавкового типа, состоит из коромысла с поплавком, на котором установлен мощный магнит, и геркона, который установлен с внешней стороны бака на специальной плате. Все детали датчика смонтированы на одной оси. При понижении уровня топлива магнит занимает место напротив геркона, замыкается электрическая цепь и на приборной доске загорается красный светодиод. Датчик регулируется на резервный остаток топлива 30 литров .

Рисунок 2.4 - Датчик резервного остатка топлива. 1 - ось вращения штанги с поплавком; 2 - стенка торцевой нервюры крыла; 3 - плата с герконом; 4 - прорезь для регулировки датчика; 5 - фиксирующий винт; 6 - проволочная штанга с поплавком; 7 - поплавок; 8 - нижняя обшивка крыла (бака-отсека); 9 - геркон; 10 - фланец с упорами; 11 - положение штанги с поплавком на верхнем упоре (при полном баке); 12 - магнит; 13 - электрическая клемма геркона; 14 - резиновое уплотнительное кольцо.

2. Общая структурная схема ИИС и ее основные технические характеристики

2.1 Структурная схема ИИС

Измерительная система (ИС): Совокупность измерительных, связующих, вычислительных компонентов, образующих измерительные каналы, и вспомогательных устройств (компонентов измерительной системы), функционирующих как единое целое, предназначенная для:

Получения информации о состоянии объекта с помощью измерительных преобразований в общем случае множества изменяющихся во времени и распределенных в пространстве величин, характеризующих это состояние;

Машинной обработки результатов измерений;

Регистрации и индикации результатов измерений и результатов их машинной обработки;

Преобразования этих данных в выходные сигналы системы в разных целях.

Примечание -- ИС обладают основными признаками средств измерений и являются их разновидностью.

Система предназначена для контроля уровня топлива в летательных аппаратах с использованием электроемкостного датчика типа ДТ63-1. Принцип действия измерительной части топливомера основан на измерение электрической емкости датчика-конденсатора, меняющейся под воздействием изменения количества топлива с помощью самоуравновешивающегося электрического моста переменного тока, одним плечом которого является емкость датчика.

При заполнении баков топливом воздух между трубой датчика-конденсатора вытесняется, и зазор между трубой заполняется топливом. При этом емкость датчика меняется от начального (бак пуст) до максимального значения. По величине электрической емкости датчика судят о запасе топлива, находящегося в баке.

Канал измерительной системы (измерительный канал ИС):

Конструктивно или функционально выделяемая часть ИС, выполняющая законченную функцию от восприятия измеряемой величины до получения результата ее измерений, выражаемого числом или соответствующим ему кодом, или до получения аналогового сигнала, один из параметров которого -- функция измеряемой величины.

Примечание -- Измерительные каналы ИС могут быть простыми и сложными. В простом измерительном канале реализуется прямой метод измерений путем последовательных измерительных преобразований. Сложный измерительный канал в первичной части представляет собой совокупность нескольких простых измерительных каналов, сигналы с выхода которых используются для получения результата косвенных, совокупных или совместных измерений или для получения пропорционального ему сигнала во вторичной части сложного измерительного канала ИС.

Комплексный компонент измерительной системы (комплексный компонент ИС, измерительно-вычислительный комплекс): Конструктивно объединенная или территориально локализованная совокупность компонентов, составляющая часть ИС, завершающая, как правило, измерительные преобразования, вычислительные и логические операции, предусмотренные процессом измерений и алгоритмами обработки результатов измерений в иных целях, а также выработки выходных сигналов системы .

В данном курсовом проекте была разработана следующая структурная схема системы контроля уровня топлива ЛА (рисунок 3.1):

Среди многочисленных методов измерения количества топлива жидкости набольшее распространение в авиации получили методы, основанные на измерение уровня топлива. Основными из них являются:

Поплавковый - основанный на измерение уровня с помощью поплавка, плавающего на поверхности топлива в баке;

Электроемкостной - реализует зависимость электрической емкости преобразователя-конденсатора от уровня топлива в баке;

Ультразвуковой - основанный на определение уровня топлива по отображению ультразвуковых колебаний от границ разделения двух сред.

В данном курсовом проекте система контроля уровня топлива ЛА реализована на электроемкостном топливомере. Эти топливомеры нашли большое распространение на современных ЛА. Они позволяют решать две задачи:

Формирование измерительной информации о запасе топлива, находящегося в баках, - обеспечивается измерительной частью топливомера;

Сохранение правильной центровки ЛА по мере выработки топлива в баках, сигнализацией об аварийном остатке топлива в баках и т.д. - решается в автоматической части топливомера.

Для преобразования изменения емкости в соответствующие изменение частоты применяются различные электрические схемы включения: резонансные, мостиковые, электростатические и электроимпульсные.

В резонансной схеме емкость датчика является элементом резонансно контура и изменение емкости вызывает изменение резонансной частоты, что в результате приводит к изменению частоты или амплитуды тока, протекающего по контуру .

Рисунок 3.2 - а) резонансная схема включения емкостного датчика; б) резонансная кривая.

информационный измерительный система топливо

На рисунке 3.2а) приведена одна из возможных резонансных схем. Резонансный контур LRC питается от генератора Г постоянной частоты. Напряжение u при совпадении резонансной частоты контура с частотой колебания контура будет максимальным. Если резонансная частота контура LRC изменяется вследствие изменения емкости C датчика, то амплитуда напряжения um будет изменяться по резонансной кривой (рисунок 3.2б)). Выбрав рабочую точку М на прямолинейной части резонансной кривой (от А до В), получим изменение амплитуды напряжения, пропорциональное изменению емкости?C. Таким образом, это не что иное, как известная схема амплитудной модуляции. Напряжение u после усиления может быть подано указательную или записывающую систему .

2.2 Основные технические характеристики

Основным датчикам измерительной части топливомера является цилиндрический конденсатор, размещенный в топливном баке (датчик уровня топлива ДТ63-1). Обкладками конденсатора служит набор коаксиально расположенных дюралевых труб. Характеристики датчика приведены в таблице 3.1 .

Таблица 3.1 - Характеристики датчика ДТ63-1.

	Технические характеристики
	Рабочая жидкость	Углеводородное топливо ТС-1, РТ по ГОСТ10227-90, бензины типа АИ-76, АИ-92 по ГОСТ2084-77 и их отечественные и зарубежные аналоги. Чистота топлива не ниже 8 класса.
	Придел приведенной погрешности в нормальных условиях, %
	Придел приведенной дополнительной погрешности в условиях отличных от нормальных, %
	Выходной электрический сигнал
	Напряжение питания постоянного тока, В
	Погонная емкость чувствительного элемента, пФ/мм
	Длина чувствительного элемента, мм
	Тип соединения	Вилка СНЦ27-7/1В-В-1

Работа системы происходит в два этапа. Первый этап - измерительная процедура, которая включает в себя преобразование емкости в электрический сигнал, его фильтрацию и преобразование аналогового сигнала в код. Второй этап - обработка принятой информации контроллером, передача и отображение результатов измерения, а также формирование управляющих воздействий на аналоговый блок для продолжения выполнения заданного алгоритма измерения.

Электроемкостной датчик уровня преобразуют изменение емкости в электрический сигнал, а именно, в частоту. Демодулятор ДМ преобразует изменение амплитуды высокочастотных колебаний генератора в изменение постоянного напряжения. С выхода демодулятора ДМ сигнал поступает на фильтр нижних частот ФНЧ, который устраняет неинформативные высокочастотные составляющие (в том числе и наводки с частотой бортовой сети 400 Гц) в измеряемом сигнале. С ФНЧ сигнал идет на усилитель У, где увеличивается до необходимого значения. АЦП производит преобразование измеряемого сигнала в двоичный код. Далее этот код считывается контроллером МВБ, обрабатывается по заданному алгоритму, и передается на пульт пилота для отображения результатов анализа на блоке индикации БИ, а также по мультиплексному каналу обмена MIL-STD 1553b передается на более высокий уровень системы управления общесамолетным оборудованием. МВБ работает с внешними памятью программ ПЗУ и ОЗУ, в котором хранятся массивы данных и промежуточные результаты измерения. БИ предназначен для визуального отсчета результатов измерения уровня топлива в баках ЛА, а также индикации состояния системы в процессе самодиагностики. МАД предназначен для долговременного хранения необходимых результатов измерения, а также информации о сбоях и аварийных ситуациях в системе.

3. Математическая модель измерительного сигнала и его основные характеристики

Для анализа структурную схему канала системы контроля уровня топлива можно представить в виде, приведенном на рисунке 3.1

Рисунок 3.1 - Структурная схема системы контроля уровня топлива.

Д - электроемкостной датчик ДТ63-1; Г - генератор; ДМ - демодулятор; ФНЧ - фильтр нижних частот; У - усилитель; АЦП - аналогово-цифровой преобразователь.

Уравнение преобразования измерительного канала (как для разомкнутой блок-схемы) имеет вид:

где Р - значение давления (измеряемый параметр);

К? - общий коэффициент преобразования измерительного канала;

NвыхР - выходной код АЦП, пропорциональный измеряемому давлению;

КИПД - коэффициент преобразования датчика давления;

КСПУ - коэффициент передачи согласующего преобразовательного устройства;

ККм - коэффициент передачи коммутатора Км;

КФПЧ - коэффициент передачи ФНЧ;

КАЦП - коэффициент передачи АЦП.

По уравнению преобразования, проведем структурный расчет канала измерения уровня топлива.

Цель расчета - определение значений коэффициентов передачи и уровней входных и выходных сигналов каждого блока, входящего в состав измерительного канала.

Исходными данными для расчета являются следующие параметры:

Диапазон изменения измеряемой емкости;

Тип и характеристика преобразования электроемкостного датчика уровня;

Значение номинального входного напряжения АЦП.

На основании анализа характеристик электроемкостного датчика уровня, выбираем малогабаритный электроемкостной датчик уровня с токовым выходом фирмы «Техприбор» серии ДТ63-1, характеристики которого приведены в таблице 3.1.

Для вывода зависимости между уровнем топлива в баке и емкостью датчика введем следующие обозначения (рисунок 3.3): 1, 2, 3 -- диэлектрические постоянные жидкости, материала изолятора и смеси паров жидкости и воздуха соответственно; R1, R2, R3 -- радиусы внутреннего электрода, изолятора и внешнего электрода; х -- уровень жидкости; h --полная высота датчика. Вследствие наличия изоляционного слоя имеется возможность измерять уровень полупроводящих (вода, кислота и др.) жидкостей. В качестве изолятора можно использовать стекло, резину или другой материал в зависимости от природы жидкости. При измерении уровня непроводящих жидкостей (керосин, бензин) изоляционный слой не применяют.

Если пренебречь концевым эффектом, то можно принять, что емкость нижней части цилиндрического конденсатора будет рассчитываться по формуле 3.1:

Подобно этому емкость верхней части конденсатора найдем из соотношения 3.2:

Суммируя емкости Сх и Ch, получим полную емкость конденсатора, которая будет равна (3.3):

Из этого выражения следует, что емкость конденсатора является линейной функцией уровня жидкости х. Таким образом, измерение уровня жидкости можно свести к измерению емкости конденсатора С.

Чувствительность емкостного датчика определяется выражением 3.4:

Легко видеть, что наибольшая чувствительность будет в том случае, когда R2/R1 стремится к 1, т. е. когда слой изоляции отсутствует. При этом получим следующее выражение (3.5):

Так как диэлектрическая постоянная полупроводящих жидкостей значительно больше, чем непроводящих, то изменение емкости на единицу длины в первом случае будет больше, чем во втором. Отсюда следует, что емкостный метод измерения уровня особенно эффективен для полупроводящих жидкостей.

Из выражения (3.5) следует, что для увеличения чувствительности величину R3/R2 нет необходимости брать большой. Если величина R3 -- R2 мала, то на точность показаний прибора значительное влияние будет оказывать вязкость жидкости. Следовательно, слой жидкости между электродами должен быть таким, чтобы вязкость не оказывала влияния на уровень жидкости. Обычно ограничиваются зазором R3 -- R2=l,5 - 6 мм, а для увеличения чувствительности датчик собирают из нескольких концентрических труб, образующих параллельно соединенные конденсаторы .

В данном курсовом проекте задаемся максимальным значение емкости датчика, которое будет соответствовать максимальному уровню топлива в баке ЛА, и составляет: Cmax = 100 пкФ. Следовательно, выходная емкость, которая будет соответствовать минимальному уровню топлива, будет равна: Cmin = 50 пкФ (см. таблица 3.1).

Определим минимальное и максимальное значения выходного напряжения датчика в заданном диапазоне измерения уровня топлива: hmin = 0 мм и hmax = 1000 мм. Для этого предварительно составим аналитическое выражение связи между емкостью С и выходным напряжение U. На рисунке 3.2 б) показана идеализированная графическая зависимость между указанными параметрами.

На графике значения hmin = 0 мм (точка A) и hmax = 1000 (точка B) мм ограничивают диапазон измеряемого датчиком уровня, UA = 4 В и UB = 20 В - выходное напряжение датчика, соответствующие крайним точкам диапазона уровней hA - hB. Задача состоит в нахождении аналитической зависимости U = f(С) и соответствующих значений Umin и Umax.

Запишем уравнение прямого участка по двум точкам с координатами (CA, UA) и (CB, UB) :

где Р - текущее значение давления, кПа,

I - выходной ток датчика при давлении Р, мА.

Определим диапазон изменения выходного тока датчика РТХ 7500 при работе в заданном диапазоне давлений Pmin = 10 кПа и Pmax = 120 кПа:

Для преобразования тока датчика в напряжение на входе СПУ установлен нагрузочный резистор. Значение сопротивления этого резистора зависит от двух факторов - во- первых, падение напряжения на резисторе не должно превышать напряжения питания датчика, а во - вторых, падение напряжения на резисторе не должно превышать номинального входного напряжения последующего каскада, а также номинального входного напряжение АЦП.

Для большинства АЦП входной сигнал не должен превышать 5 В. Примем этот параметр в качестве расчетного. Тогда максимальное напряжение на резисторе нагрузки токового выхода датчика составит 5 В. Определим сопротивление нагрузки Rн:

Для обеспечения десятипроцентного запаса по перегрузке примем Rн = 330 Ом.

При этом минимальное и максимальное напряжение на нагрузочном резисторе (на входе СПУ) составит:

Дальнейшего усиления сигнала (при максимальном входном сигнале АЦП 5 В) не требуется, поэтому коэффициенты передачи ДМ, ФНЧ приняты равными единице.

Теперь по полученному уравнению преобразования (5.1) и (5.2) составим уравнение погрешностей канала измерения давления. Уравнение погрешностей составим отдельно для мультипликативной и аддитивной составляющих.

Определим коэффициенты влияния i мультипликативной погрешности каждого блока канала на суммарную составляющую мультипликативной погрешности. Согласно, коэффициенты влияния i-го блока на суммарную погрешность?i определяются следующим образом:

Определим коэффициент влияния измерительного преобразователя давления?Д:

Таким же образом определяем остальные коэффициенты влияния:

Для мультипликативной составляющей погрешности измерительного канала запишем реальное уравнение преобразования:

NСKД(1+Д)КДМ(1+ДМ)КФНЧ(1+ФНЧ)КУ(1+У)КАЦП(1+АЦП),

где КД … КАЦП - идеальные коэффициенты передачи блоков;

Д … АЦП - мультипликативная составляющая погрешности блока.

После алгебраических преобразований, пренебрегая погрешностями второго и более порядка малости, получим:

где Кi0 - идеальный коэффициент передачи i-ого блока, входящего в состав измерительного канала;

i - мультипликативная составляющая погрешности i-ого блока.

С учетом того, что все коэффициенты влияния?i равны 1, выражение для систематической составляющей мультипликативной суммарной погрешности сист примет вид:

где iсист - систематическая составляющая мультипликативной погрешности i-го блока.

Случайная составляющая суммарной мультипликативной погрешности сл зависит от законов распределения суммируемых погрешностей и наличия корреляции между ними. Предположим, что составляющие погрешностей отдельных блоков некоррелированы и распределены по нормальному закону. В этом случае для среднеквадратического отклонения мультипликативной составляющей погрешности (с учетом, что i =1) справедлива формула:

где сл) - с.к.о. мультипликативной составляющей суммарной погрешности измерительного канала.

Предел допускаемой мультипликативной составляющей суммарной погрешности составит:

где k - коэффициент, учитывающий закон распределения суммарной погрешности (для нормального закона k=3 при доверительной вероятности Рдов=0,997).

Уравнение погрешности для аддитивной составляющей измерительного канала имеет вид:

где i - значение аддитивной погрешности, действующей на входе i-го блока.

Приведем эту погрешность ко входу измерительного канала, согласно нормирования погрешности в ТЗ, разделив?? на коэффициент преобразования канала К? :

где?i - коэффициенты влияния аддитивной погрешности i -го блока;

I - приведенная к входу аддитивная погрешность i-го блока.

Коэффициенты влияния i соответственно равны:

3 = 1 / KД КДМ;

4 = 1 / KД КДМ КФНЧ;

5=1 / KД КДМ КФНЧ КУ.

Случайные составляющие аддитивной погрешности, приведенные ко входу i-го блока суммируются геометрически (при отсутствии корреляции):

где - среднеквадратичное отклонение (с.к.о.) случайной составляющей аддитивной погрешности;

С.к.о. случайной составляющей аддитивной погрешности i-го блока;

i - коэффициент влияния случайной составляющей аддитивной погрешности i-го блока.

Предел допускаемой аддитивной составляющей погрешности канала измерения давления составит:

где k - коэффициент, учитывающий закон распределения.

На основании уравнений погрешности проведем предварительное распределение погрешностей между блоками измерительного канала.

Предварительный анализ и распределение погрешностей между блоками проведем с учетом уравнения погрешностей. Суммарную погрешность измерения - 3% распределим на мультипликативную и аддитивную составляющую следующим образом:

U = 1,8% и U = 1,2%.

Источниками возникновения мультипликативных погрешностей канала измерения уровня топлива являются:

Погрешность коэффициента преобразования Д (в том числе его нелинейность);

Погрешность коэффициента передачи ДМ, вызванная погрешностями резистора - шунта и нестабильностью коэффициента передачи активных элементов;

Погрешность коэффициента передачи ФНЧ;

Погрешность коэффициента передачи У;

Погрешность преобразования в конечной точке шкалы АЦП и нелинейность шкалы преобразования.

Причинами возникновения аддитивных погрешностей являются:

Собственные шумы Д;

Напряжение смещения операционных усилителей блока ДМ;

Погрешности, вызванные конечным значением коэффициента ослабления синфазных составляющих и питающих напряжений операционных усилителей блока ДМ;

Напряжение смещения ОУ ФНЧ;

Напряжение смещения шкалы преобразования АЦП;

Погрешность от квантования.

С учетом перечисленных источников погрешности предварительное распределение погрешностей по блокам представлено в таблице 3.2, причем указаны значения аддитивных погрешностей приведенных ко входу с учетом коэффициентов влияния.

Таблица 3.2 - Предварительное распределение погрешности канала измерения уровня топлива.

Проведем проверку значений и при таком распределении погрешностей.

Для систематической составляющей мультипликативной погрешности сист:

сист = Дсист +ДМ сист +ФНЧ сист +У сист +АЦП сист = 0,15 + 0,3 + 0,06 + 0,03 +0,06 = 0,6 %

Для проверки значения случайной составляющей мультипликативной погрешности сл предположим, что составляющие погрешностей распределены по нормальному закону:

Предел допускаемой мультипликативной составляющей погрешности канала измерения напряжения составит:

т.е. не превышает принятого значения.

Для приведенных ко входу аддитивных погрешностей суммарная систематическая составляющая сист равна:

сист = 0,15 % + 0,09 % + 0,15 % + 0,06 % + 0,045 % =0,54%.

Для случайной составляющей сл (при нормальных законах распределения) получим:

Предел допускаемой аддитивной погрешности t составит:

Сист + сл = 0,54+0,39 = 0,93 %,

что также не превышает принятого значения для этой погрешности.

Значения погрешностей (см. таблицу 3.2) являются исходными данными при проектировании принципиальных схем измерительного канала.

4. Методы цифровой обработки

Рассмотрим принцип работы интерфейса MIL STD 1553 b .

В настоящее время интерфейс MIL-STD-1553b используется на большинстве военных самолетов. Его широкое распространение долгая жизнь связанны со следующими достоинствами:

Линейная топология. Такая топология идеально подходит для распределенных комплексов оборудования подвижных объектов. По сравнению с радиальными связями (например, ARINC 429) резко уменьшается количество связей, тем самым экономятся масса и габариты оборудования. Во-вторых, упрощается конструкция и техобслуживание. В третьих, повышается гибкость: при такой топологии легко подключать новые устройства или исключать какие-то из имеющихся.

Надежность. В МКИО шина дублирована и обеспечивается автоматическое переключение на резервную шину при отказе основной шины.

Детерминизм. Протокол «команда-ответ» обеспечивает работу в реальном масштабе времени, что крайне важно для критических функций.

Поддержка неинтеллектуальных терминалов. Предусмотрена возможность подключения простых терминалов - датчиков, исполнительных устройств.

Высокая устойчивость к отказам. Электрическая изоляция терминала путем подключения его через развязывающий трансформатор обеспечивает нормальную работу шины при отказе терминала.

Широкая доступность компонентов. Микросхемы для этого вида интерфейса повсеместно производятся.

В состав МКИО (рисунок 4.1) входят контроллер, оконечные устройства и магистральная линия передачи информации. Контроллер управляет обменом информацией, контролирует состояние оконечных устройств и свое собственное. Конструктивно он выполняется либо в виде отдельного устройства, либо входит в состав БЦВМ. Оконечное устройство (ОУ) принимает и выполняет адресованные ему команды контроллера, осуществляет сопряжение бортового оборудования с линией передачи информации, контролирует передаваемую информацию, выполняет самоконтроль и передает результаты контроля в контроллер. Оконечное устройство конструктивно либо входит в состав бортового оборудования или БЦВМ, либо выполняется в виде отдельного устройства.

Необходимая надежность системы связей достигается путем резервирования линии передачи информации.

Скорость передачи в канале 1 Мбит/с. Скорость передачи собственно информации (т.е. с учетом временных затрат на передачу служебной информации, синхронизацию и т.п.) составляет 680-730 Кбит/с. Способ обмена информацией - асинхронный.

Рисунок 4.1 - Мультиплексный канал информационного обмена.

Необходимость измерения множества самых различных параметров современного самолета в полете, в том числе и уровня топлива, непосредственно связана с безопасностью пассажиро- и грузоперевозок и ставит задачу создания единых систем их измерения, а также расширения состава контрольно-измерительных операций и проведения комплексных проверок с применением специальных приемов, повышающих достоверность получаемой информации.

Разработка выполнена с использованием научно-технической литературы по проектированию многоканальных измерительных систем. Принятое техническое решение обеспечивает оптимальное соотношение аппаратурных затрат, быстродействия и точности измерений.

Список литературы

1 Воробьев В.Г., Глухов В.В., Кадышев И.К., «Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы» М.: Транспорт, 1992. - 399 с.

2 Волошин Ф.А., Кузнецов А.Н. Покровский В.Я., Соловьев А.Я, «Самолет Ту-154. Конструкция и техническое обслуживание» М.: Машиностроение, 1975. - 250 с

3 «Руководство по летной эксплуатации самолета ЯК-18Т. Раздел 8. Эксплуатация сисетем и оборудования»13-15 с.

4 Володарский Е.Т., «Конспект лекций по Информационно-измерительным системам».

5 Боднер В.А., Фрилиндер Г.О., Чистяков Н.И., «Авиационные приборы» М.: Оборонгиз, 1960. - 512 с.

6 Готра З.Ю., Ильницкий Л.Я., Полищук Е.С и др., «Датчики: справочник» Л.: Каменяр, 1995. - 312 с,

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Проектирование прибора непрерывного контроля за изменением центровки самолета по мере выработки топлива в баках. Особенности компоновки военно-транспортного самолета Ил-76, влияние расхода топлива на его центровку. Выбор прибора, определяющего центр масс.

дипломная работа , добавлен 02.06.2015

Характеристики дизельного топлива: маркировка, свойства и показатели. Эксплуатационные требования к качеству дизельного топлива, влияющие на работу двигателя. Низкотемпературные свойства дизельного топлива. Физическая и химическая стабильность топлива.

курс лекций , добавлен 29.11.2010

Основные размерения судна. Технические характеристики оборудования. Физико-химические показатели топлива. Анализ маслоиспользования и водоиспользования. Система пожаротушения углекислым газом. Диагностика дизелей. Автоматическая водораспыливающая система.

отчет по практике , добавлен 17.03.2016

Исследование комплекса бортового оборудования самолета Ту-154. Техническая эксплуатация авиационных электросистем и пилотажно-навигационных комплексов. Система управления и измерения топлива. Алгоритм разработки автоматизированной обучающей программы.

курсовая работа , добавлен 23.02.2016

Основные технические характеристики и мореходные качества рефрижераторного судна "Охотское море". Состав и особенности судовой энергетической установки. Расчет и кинематические характеристики гребного винта. Приемка и учет расхода масла и топлива.

курсовая работа , добавлен 28.11.2011

Классификация самолета Airbus A321. Устройство фюзеляжа. Сравнение с А320 и технические характеристики. Несущие свойства крыла. Модификации самолета. Электродистанционная система управления. Взлётно-посадочные характеристики, а также дальность полета.

реферат , добавлен 16.09.2013

Конструктивные и аэродинамические особенности самолета. Аэродинамические силы профиля крыла самолета Ту-154. Влияние полетной массы на летные характеристики. Порядок выполнения взлета и снижения самолета. Определение моментов от газодинамических рулей.

курсовая работа , добавлен 01.12.2013

Основные технические характеристики внедорожника Skoda Yeti, предназначенного для комфортного размещения и перевозки пассажиров любую погоду. Тяговые свойства автомобиля, потребление топлива четырехцилиндровых бензиновых двигателей TSI с турбонаддувом.

курсовая работа , добавлен 18.01.2015

Факторы, способствующие снижению расхода топлива - масло, фильтры, свечи. Зависимость расхода топлива от качества и соответствия ГСМ. Экономичное вождение. Давление в шинах и выбор покрышек для экономии топлива. Влияние аэродинамики на расход топлива.

реферат , добавлен 25.11.2013

Система частотной диспетчерской централизации. Структурная схема систем. Характеристика и использование станционной кодовой централизации. Построение сигнала телеуправления в системе "Луч". Структурная схема устройств ТУ центрального и линейного постов.

ГОСТ Р 55867-2013

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Воздушный транспорт

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НА ВОЗДУШНОМ ТРАНСПОРТЕ

Основные положения

Air transport. Metrological support on air transport. General principles

ОКС 03.220.50

Дата введения 2015-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (ФГУП ГосНИИ ГА)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 034 "Воздушный транспорт"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. N 1939-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает основные положения и правила метрологического обеспечения на воздушном транспорте.

1.2 При использовании настоящего стандарта в авиационных организациях учитывают также дополнительные требования, которые изложены в нормативных правовых актах в области гражданской авиации и рекомендациях по межгосударственной стандартизации в области обеспечения единства измерений, не являющихся межгосударственными стандартами.

1.3 Положения и правила настоящего стандарта распространяются на авиационные организации воздушного транспорта. Стандарт может применяться в отношении метрологического обеспечения авиационной деятельности государственной авиации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 8.000-2000 Государственная система обеспечения единства измерений. Основные положения

ГОСТ Р 8.563-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений

ГОСТ Р 8.568-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения

ГОСТ Р 8.654-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Требования к программному обеспечению средств измерений. Основные положения

ГОСТ ISO 9001-2011 Системы менеджмента качества. Требования

ГОСТ 2.610-2006 Единая система конструкторской документации. Правила выполнения эксплуатационных документов

ГОСТ 8.009-84 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений

ГОСТ 8.315-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения

ГОСТ 8.532-2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы состава веществ и материалов. Межлабораторная метрологическая аттестация. Содержание и порядок проведения работ

ГОСТ 8.395-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования

ГОСТ 8.417-2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин

ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1 В настоящем стандарте применяются термины по ГОСТ Р 8.000 , ГОСТ Р 8.563 , ГОСТ Р 8.568 , ГОСТ Р 8.654 , ГОСТ 8.315 , а также по , , , в том числе следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 авиационная деятельность: организационная, производственная, научная и иная деятельность физических и юридических лиц, направленная на поддержку и развитие авиации, удовлетворение нужд экономики и населения в воздушных перевозках, авиационных работах и услугах, в том числе на создание и использование аэродромной сети и аэропортов, и решение других задач.

авиационная инфраструктура: Аэродромы, аэропорты, объекты единой системы организации воздушного движения, центры и пункты управления полетами летательных аппаратов, пункты приема, хранения и обработки информации в области авиационной деятельности, объекты хранения авиационной техники, центры и оборудование для подготовки летного состава, другие используемые при осуществлении авиационной деятельности сооружения и техника.

[Федеральный закон от 08.01.1998 г. N 10-ФЗ "О государственном регулировании развития авиации" , статья 1]

3.1.6 метрологический риск: Мера опасности и последствий наступления неблагоприятных событий, обусловленных применением недостоверных методов, средств и способов достижения требуемой точности измерений.

3.1.7 специальное средство измерений: Средство измерений, контроля и диагностирования, разработанное для конкретного изделия авиационной техники и применяемое при его испытаниях, техническом обслуживании и (или) ремонте, а также для обеспечения авиационной деятельности и деятельности авиационной инфраструктуры и не подлежащее применению в сфере распространения государственного регулирования обеспечения единства измерений.

Примечания

1 К специальным средствам измерений следует также относить: средства измерений, внесенные в Государственный реестр средств измерений и применяемые на воздушном транспорте в условиях, отличных от нормированных в эксплуатационной документации, а также нестандартизованные средства измерений , *.
________________

2 Средства измерений, ввозимые на территорию Российской федерации в целях их применения для технического обслуживания и (или) ремонта авиационной техники и (или) обеспечения авиационной деятельности или деятельности авиационной инфраструктуры, также могут быть отнесены к специальным средствам измерений.

3.1.8 средство обеспечения деятельности: Техническое средство (изделие), предназначенное для выполнения определенной функции авиационной инфраструктуры.

Пример - Средство радиотехнического обеспечения полетов, авиационной электросвязи объектов единой системы организации воздушного движения.

3.2 В настоящем стандарте применяются следующие сокращения:


		Аппаратно-программный комплекс;
		Авиационная техника;
		Воздушный транспорт;
		Гражданская авиация;
		Головная организация метрологической службы;
		Государственная система обеспечения единства измерений;
		Государственный стандартный образец;
		Информационно-измерительная система;
		- (ICAO, International Civil Aviation Organization, англ.) - Международная организация гражданской авиации;
		Метрологическое обеспечение;
		Метрологическая служба;
		Межгосударственный стандартный образец;
		Неразрушающий контроль;
		Объект (объекты) гражданской авиации;
		Программное обеспечение;
		Российская система калибровки;
	Росстандарт	Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии;
	Ространснадзор	Федеральная служба по надзору в сфере транспорта;
		Российская Федерация;
		Средство измерений;
		Стандартный образец;
		Специальное средство измерений;
		Отраслевой стандартный образец;
		Стандартный образец предприятия;
		Техническое обслуживание и ремонт;
		Техническое задание;
		Технические условия.

4 Общие положения

4.1 Метрологическое обеспечение на ВТ должно осуществляться в целях обеспечения единства и требуемой точности измерений при производстве авиационной деятельности, поддержании летной годности воздушных судов и обеспечении приемлемого уровня безопасности полетов.

4.2 Объектами метрологического обеспечения являются:

- технологические процессы, применяемые при производстве авиационной деятельности (в том числе ТОиР АТ) и для обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры;

- ИИС, СИ (в том числе ССИ), СО, испытательное оборудование, а также ПО средств измерений и информационно-измерительных систем.

4.3 Метрологическое обеспечение на ВТ должно осуществляться в соответствии с , ГОСТ ISO 9001 , требованиями нормативных документов ГСИ, требованиями стандарта ИКАО * для гармонизации в части, касающейся процедур метрологического обеспечения на ВТ: калибровки, обслуживания и ремонта измерительного оборудования, а также распорядительных и нормативных документов федерального органа исполнительной власти в области ГА *, *.
________________

Метрологическое обеспечение на ВТ направлено на решение следующих задач:

- обеспечение единства и требуемой точности измерений при производстве авиационной деятельности (в том числе при ТОиР АТ), а также деятельности авиационной инфраструктуры;

- соблюдение метрологических правил и норм, установленных в нормативных документах ГСИ;

- определение оптимальной номенклатуры СИ, ССИ, применяемых при контроле параметров АТ и для обеспечения авиационной деятельности и деятельности авиационной инфраструктуры;

- аттестация методик (методов) измерений и контроль за их применением;

- контроль за состоянием и применением СИ, их поверка и (или) калибровка;

- метрологическая аттестация ССИ или их сертификация в качестве ОГА;

- аттестация СО;

- сертификация ИИС; испытательного оборудования; ПО, применяемого при измерении параметров и для расчета погрешности СИ и ИИС как объектов ГА;

- сертификация с учетом требований к ОГА: лабораторий (подразделений), изготовляющих СО для НК и средств диагностирования АТ; лабораторий (подразделений), осуществляющих анализ состава рабочих масел авиационных двигателей; лабораторий (подразделений) диагностики и НК АТ.

4.4 Решение задач по МО авиационной организации на ВТ должно осуществляться МС (при ее наличии) или ответственным за МО.

4.5 Ответственность за МО несет руководитель авиационной организации, а за организацию и выполнение задач по МО - руководитель МС (ответственный за МО).

5 Основные требования к метрологическому обеспечению на воздушном транспорте

5.1 Метрологическое обеспечение на ВТ должно быть предусмотрено на этапах: разработки, изготовления, испытаний и эксплуатации АТ и средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры.

5.1.1 Метрологическое обеспечение на ВТ должно предусматривать следующие виды деятельности:

а) установление номенклатуры контролируемых параметров на этапе разработки, испытаний новой АТ и средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры;

б) разработку требований к метрологическим характеристикам; проведение испытаний ССИ, испытательного оборудования и средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры;

в) метрологическую экспертизу конструкторской и технологической документации, в том числе на новую АТ в процессе проведения ее сертификационных испытаний;

г) разработку и аттестацию методик (методов) измерений;

д) разработку, аттестацию, тестирование и сертификацию ПО;

е) поверку (калибровку) СИ, калибровку ССИ, метрологическую аттестацию СО и испытательного оборудования;

ж) метрологический контроль и надзор.

Примечание - На этапах разработки, создания и испытаний АТ и средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры решение вопросов МО возлагается на авиационные и другие организации (предприятия), изготовляющие (поставляющие) изделия (оборудование) для авиационных организаций (авиационной инфраструктуры).

Научно-исследовательские институты ГА по направлениям деятельности принимают участие в решении вопросов МО в соответствии с порядком, установленным нормативными правовыми актами.

5.1.2 Для выработки и проведения единой политики и координации работ в области обеспечения единства и требуемой точности измерений на ВТ федеральный орган исполнительной власти в области ГА в пределах его компетенции назначает головные (базовые) организации МС в соответствии с порядком, установленным нормативными правовыми актами.

Головная (базовая) организация МС может быть аккредитована на компетентность в осуществлении своей деятельности в соответствии с порядком, установленным правилами .

5.1.3 Положение о головной (базовой) организации МС может быть согласовано с Росстандартом, а МС авиационных организаций - с государственными региональными центрами метрологии.

5.1.4 При эксплуатации АТ и средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры организация работ по МО возлагается на МС (ответственного за МО) авиационной организации. Решение о создании МС принимает руководитель авиационной организации.

5.1.5 Аккредитацию МС авиационных организаций в области поверки средств измерений осуществляет Федеральная служба по аккредитации (Росаккредитация) в соответствии с .

5.1.6 Оценка компетентности и предоставление полномочий МС в части выполнения калибровки ССИ с учетом положений РСК, ГОСТ ИСО/МЭК 17025 , РД 54-3-152.51-97* проводятся уполномоченной экспертной организацией, зарегистрированной в РСК (на ВТ таковой является ФГУП ГосНИИ ГА).
________________
* Документ не приводится. За дополнительной информацией обратитесь по ссылке

Полномочия МС в области калибровки ССИ могут также предоставляться Органом по сертификации ОГА (ФГУП ГосНИИ ГА), зарегистрированным Росстандартом.

6 Основные требования к метрологическому обеспечению технического обслуживания и ремонта авиационной техники и средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры

6.1 Номенклатура параметров, контролируемых при ТОиР АТ, устанавливается: на этапах сертификации образца АТ в соответствии с положениями *. Требования к МО средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры должны соответствовать , *, , *, и находиться в пределах значений, установленных в эксплуатационной документации.
________________
* См. раздел Библиография. - Примечание изготовителя базы данных.

Номенклатура параметров АТ зарубежного производства и средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры, контролируемых при ТОиР, устанавливается в объеме и в соответствии с технической документацией (руководство по технической эксплуатации, руководство по поддержанию, наставления и другие документы), поставляемой вместе с АТ и средствами обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры.

6.2 Авиационные организации должны применять СИ, внесенные в Государственный реестр средств измерений; СО, утвержденного типа; ССИ и испытательное оборудование, внесенные в перечень ССИ, подлежащих калибровке и допущенных к применению на ВТ, поддерживать применяемые в процессе эксплуатации СИ, ССИ, СО и испытательное оборудование в исправном состоянии и обеспечивать их своевременное метрологическое обслуживание (поверку, калибровку или аттестацию) , .

6.3 СИ, ССИ, применяемые при ТОиР АТ и обслуживании средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры, подлежат поверке или калибровке в МС, которым предоставлены полномочия в соответствии с 5.1.5-5.1.6.

Поверке подлежат СИ, предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений.

СИ, ввезенные на территорию РФ в единичном экземпляре или поставляемые в комплекте с зарубежной АТ или средствами обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры и не относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, представляются на утверждение типа в порядке, установленном , . Порядок периодического МО СИ, ввезенных на территорию РФ, определяется на этапе проведения испытаний в целях утверждения типа.

Решение о первичном метрологическом обслуживании (испытания или метрологическая аттестация) принимает ГОМС ГА .

6.4 МС осуществляют поверку (калибровку) СИ, а также калибровку ССИ в соответствии с областью предоставления полномочий.

6.5 Поверка (калибровка) СИ, калибровка ССИ должны проводиться по методикам, входящим в состав эксплуатационных документов по ГОСТ 2.610 или изложенным в отдельных документах. При отсутствии эксплуатационной документации СИ (ССИ) к эксплуатации не допускаются.

6.5.1 Методики поверки (калибровки) разрабатываются с учетом и *. Условия измерений при поверке (калибровке) СИ (ССИ) должны соответствовать ГОСТ 8.395 .
________________
* См. раздел Библиография. - Примечание изготовителя базы данных.

6.5.2 Интервалы между поверкой (калибровкой) СИ (ССИ) устанавливаются МС авиационной организации с учетом .

6.6 СО, применяемые при контроле параметров АТ, должны соответствовать ГОСТ 8.315 и *. Метрологические характеристики СО могут быть определены в процессе испытаний в соответствии с или быть определены в процессе метрологической аттестации (способом межлабораторной аттестации по ГОСТ 8.532 , расчетно-экспериментальной процедурой или другими способами). Документация на СО должна быть оформлена в соответствии с требованиями ГОСТ 8.315 и .
________________
* См. раздел Библиография, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

6.7 МС должны располагать необходимыми ресурсами, а калибровочные лаборатории - технической компетентностью, отвечающей требованиям ГОСТ ИСО/МЭК 17025 .

6.8 МС могут привлекаться к выполнению высокоточных измерений, участию в испытаниях (сертификации) выпускаемой продукции.

6.9 Измерение единиц величин, контролируемых при производстве авиационной деятельности, осуществляется СИ (ССИ), а поверка (калибровка) СИ (ССИ) - рабочими эталонами (средствами калибровки), внесенными в Государственный реестр средств измерений, имеющими действующие свидетельства о поверке (сертификаты о калибровке). Допускается применять ССИ, прошедшие метрологическую аттестацию (ведомственные испытания) согласно .

6.10 Результаты измерений должны быть выражены в единицах величин, допущенных к применению на территории РФ и соответствующих ГОСТ 8.417 .

6.11 Выполнение измерений при ТОиР АТ и ТО средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры проводится по методикам (методам) измерений, отвечающим требованиям ГОСТ Р 8.563 , *, *.
________________
* См. раздел Библиография, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

6.12 Испытательное оборудование, применяемое при ТОиР АТ, подлежит аттестации в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.568 и *, *.
________________
* См. раздел Библиография, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

Примечание - На технологическое оборудование, применяемое для выполнения операций технологического процесса при ТОиР АТ, требования ГОСТ Р 8.568 не распространяются.

6.13 ПО, применяемое при измерениях и для расчета погрешности СИ, каналов информационно-измерительных систем и испытательного оборудования, подлежит аттестации в соответствии с Р 8.564* и .
________________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ Р 8.654-2009 . - Примечание изготовителя базы данных.

6.14 Техническая документация, разрабатываемая авиационной организацией, подвергается метрологической экспертизе в соответствии с , *.
________________
* См. раздел Библиография. - Примечание изготовителя базы данных.

7 Основные технические требования по проведению работ в области метрологического обеспечения

7.1 Поверка (калибровка) средств измерений

7.1.1 Нормируемые метрологические характеристики на СИ, подлежащие поверке (калибровке), устанавливаются в нормативных и технических документах на конкретные типы СИ (ТЗ на разработку, ТУ или методики метрологического обслуживания) с учетом требований ГОСТ 8.009 .

7.1.2 Поверка (калибровка) СИ осуществляется в соответствии с графиком с периодичностью, установленной согласно 6.5.2. СИ, предназначенные для наблюдения какой-либо физической величины (без отсчета) и используемые в качестве индикатора, поверке (калибровке) не подлежат.

7.1.3 Ответственные за МО в авиационной организации представляют в МС предложения по включению в график СИ, применяемых при ТОиР АТ, и средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры. График утверждает руководитель авиационной организации.

7.1.4 МС осуществляет поверку (калибровку) СИ в соответствии с обязательными требованиями, установленными в нормативных документах по поверке (калибровке) или в эксплуатационной документации на СИ с применением поверочного (калибровочного) оборудования (рабочие эталоны, вспомогательные СИ).

7.1.5 Поверка (калибровка) СИ осуществляется с учетом и . Допускается поверять (калибровать) СИ не по всей номенклатуре параметров, указанных в нормативной или эксплуатационной документации на СИ. Для изменения объема параметров, подлежащих поверке (калибровке), подразделение авиационной организации, эксплуатирующее СИ, подает в МС заявку с перечнем параметров и их диапазонов, применяемых при ТОиР АТ и обслуживании средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры. Заявка оформляется за подписью руководителя подразделения, эксплуатирующего СИ.

Примечание - Указанное требование может быть обусловлено необходимостью использования в авиационных организациях многофункциональных (широкодиапазонных) СИ, поставляемых в комплекте с авиационным оборудованием.

7.1.6 Результаты поверки СИ удостоверяются оттиском поверительного клейма и (или) свидетельством о поверке в соответствии с . Результаты калибровки СИ удостоверяются калибровочным знаком или сертификатом о калибровке в соответствии с , а также записью в эксплуатационных документах. Протокол поверки (калибровки) СИ оформляется по форме, предусмотренной нормативным документом на поверку (калибровку) *.
________________
* См. раздел Библиография, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

МС разрабатывает форму протокола на поверку (калибровку) СИ (при отсутствии ее в нормативном документе), содержащую необходимую информацию о поверяемых (калибруемых) параметрах и применяемых средствах поверки (калибровки).

7.2 Калибровка специальных средств измерений

7.2.1 ССИ, применяемые при ТОиР АТ и обслуживании средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры, подлежат калибровке в обязательном порядке, которая проводится с периодичностью, установленной , , .

7.2.2 МС осуществляет калибровку ССИ в соответствии с методиками, входящими в эксплуатационные документы или изложенными в отдельных документах.

Если ССИ разработано или изготовлено (ввезено на территорию РФ) по заявке авиационной организации (авиационной инфраструктуры), то оно должно быть испытано в установленном порядке. Эксплуатационная документация на ССИ в процессе испытаний должна пройти метрологическую экспертизу согласно , а на ССИ, ввозимые на территорию РФ, поставляться на русском языке.

При отсутствии методики калибровки в составе эксплуатационной документации на единичный экземпляр ССИ, ввозимого на территорию РФ, она может быть разработана в процессе метрологической аттестации МС авиационной организации (авиационной инфраструктуры) совместно с ГОМС ГА по направлению деятельности. При ввозе небольшой партии (не более пяти штук) ССИ методику калибровки разрабатывает организация, уполномоченная проводить испытания или метрологическую аттестацию.

7.2.3 Результаты калибровки ССИ заносятся в протокол, удостоверяются калибровочным знаком (допускаются нанесение наклейки на лицевую панель с информацией о дате калибровки и нанесение личного клейма специалиста, проводившего калибровку) или сертификатом о калибровке. В эксплуатационную документацию (паспорт или формуляр) вносится запись о калибровке. При отрицательных результатах калибровки оформляется извещение о непригодности. Применение ССИ, погрешность которых превышает значения, указанные в эксплуатационной документации, не допускается .

7.3 Испытания стандартных образцов, средств измерений и сертификация специальных средств измерений

7.3.1 Испытания СО или СИ в целях утверждения типа проводят в соответствии с .

СО и СИ, не предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, могут представляться на утверждение их типа в добровольном порядке.

7.3.2 СО, применяемые при контроле параметров АТ, по области применения подразделяются:

- на межгосударственные (МСО);

- государственные (ГСО);

- отраслевые (ОСО);

- предприятий (СОП).

Порядок разработки, испытаний и регистрации СО должен соответствовать установленному ГОСТ 8.315 и .

Испытания МСО, ГСО, ОСО и СОП, не предназначенных для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, в целях утверждения типа проводят юридические лица, уполномоченные в установленном порядке в области обеспечения единства измерений на выполнение испытаний СО. По результатам испытаний СО оформляется свидетельство об утверждении типа.

7.3.3 ССИ, предназначенные для применения при производстве авиационной деятельности, должны подвергаться испытаниям с и .

7.3.4 Испытания ССИ, разработанного по инициативе авиационной организации и (или) изготовленного опытными заводами ГА, осуществляется в соответствии с . При необходимости материалы испытаний могут направляться в Росстандарт, который в установленном порядке оформляет свидетельство об утверждении типа ССИ. По получении свидетельства ССИ вносится в перечень ССИ, допущенных к применению на ВТ.

7.3.5 Единичные экземпляры ССИ могут быть сертифицированы Органом по сертификации ОГА - ФГУП ГосНИИ ГА. Сертификация ССИ проводится в объеме, необходимом для подтверждения нормированных в эксплуатационной документации метрологических характеристик.

7.3.6 Сертификация единичных экземпляров ССИ, а также СИ, ввезенных на территорию РФ или СИ, внесенных в Государственный реестр средств измерений и применяемых в условиях, отличных от нормированных в технической документации, проводят специалисты Органа по сертификации ОГА - ФГУП ГосНИИ ГА.

Сертификация единичных экземпляров ССИ (СИ) проводится по программе и в объеме, необходимом для нормирования метрологических характеристик ССИ (СИ) применительно к задачам и условиям эксплуатации при проведении ТОиР АТ и обслуживания средств обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры.

7.3.7 По окончании сертификации Орган по сертификации ОГА оформляет протокол и заключение о МО и возможности применения ССИ при ТОиР АТ или обеспечении деятельности авиационной инфраструктуры. При положительных результатах сертификации Орган по сертификации ОГА оформляет сертификат об утверждении типа ССИ и вносит в перечень ССИ, допущенных к применению на ВТ.

7.4 Аттестация испытательного оборудования

7.4.1 Аттестацию испытательного оборудования, применяемого при ТОиР АТ, проводят в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.568 с учетом положений, установленных распорядительными и нормативными документами в области метрологического обеспечения на ВТ , .

7.4.2 Аттестации подлежит испытательное оборудование:

- метрологические характеристики измерительных каналов которого определяются несколькими составляющими;

- при определении метрологических характеристик которого применяются косвенные методы измерений;

- применяемое в условиях, отличных от нормированных в эксплуатационной документации;

- импортное испытательное оборудование.

7.4.3 Не подлежит аттестации испытательное оборудование, оснащенное:

- бортовыми средствами контроля параметров, проходящими техническое обслуживание согласно регламенту технического обслуживания;

- СИ, занесенными в Государственный реестр средств измерений или ССИ, включенными в перечень ССИ, допущенных к применению на ВТ и эксплуатирующихся в условиях, не отличающихся от заданных в эксплуатационной документации.

7.4.4 Аттестацию испытательного оборудования осуществляет МС авиационной организации при наличии технической компетентности и участии специалистов подразделений, эксплуатирующих испытательное оборудование. Аттестация испытательного оборудования проводится под методическим руководством (а при необходимости и при участии специалистов) ГОМС ГА (ФГУП ГосНИИ ГА) , .

7.4.5 Импортное, а также испытательное оборудование, при определении метрологических характеристик которого применяются косвенные методы измерений или метрологические характеристики измерительных каналов которого определяются несколькими составляющими, подлежит первичной аттестации с привлечением ГОМС ГА (ФГУП ГосНИИ ГА) . Первичную аттестацию испытательного оборудования проводят по программе.

Периодическую аттестацию испытательного оборудования по методике аттестации в объеме, необходимом для проверки соответствия метрологических характеристик заданным в эксплуатационной документации или полученным при первичной аттестации, может осуществлять МС авиационной организации при подтверждении технической компетентности.

7.4.6 Результаты первичной (периодической) аттестации вносят в протокол и оформляют аттестат по форме ГОСТ Р 8.568 и . При отрицательных результатах аттестации оформляют извещение о непригодности к применению испытательного оборудования.

7.5 Аттестация методик (методов) измерений

7.5.1 Аттестацию методик (методов) измерений проводят в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.563 и с учетом положений, установленных нормативными документами в области метрологического обеспечения на ВТ и .

7.5.2 МС осуществляют аттестацию методик (методов) измерений, которые не относятся к сфере распространения государственного регулирования обеспечения единства измерений.

7.5.3 Аттестации подлежат методики (методы) измерений, входящие в состав действующих и разрабатываемых авиационными организациями технических документов, содержащих косвенные и многократные измерения. Методики (методы) измерений могут излагаться в отдельных документах.

7.5.4 Аттестация методик (методов) измерений проводится по программе, разработанной МС авиационной организации.

Для методики (метода) измерений, которая может использоваться несколькими авиационными организациями, программа аттестации подлежит согласованию с научно-исследовательским институтом ГА по направлению деятельности.

7.5.5 Если при реализации методики (метода) измерений используется ПО, которое может оказать влияние на погрешность результатов измерений, то при его аттестации следует руководствоваться положениями и .

7.5.6 Аттестация методик (методов) измерений может проводиться путем теоретических или экспериментальных исследований. По результатам исследований оформляется заключение о соответствии фактических значений метрологических характеристик, полученных при проведении аттестации методики (метода) измерений, предельно допускаемым значениям. При положительных результатах аттестации МС оформляет свидетельство об аттестации методики (метода) измерений. Свидетельство об аттестации должно содержать информацию, соответствующую требованиям ГОСТ Р 8.563 и .

Аттестованную методику (метод) измерений регистрируют в реестре предприятия (отрасли).

7.6 Аттестация программного обеспечения

7.6.1 Аттестацию ПО осуществляют:

- Орган по сертификации ОГА;

- испытательные центры (лаборатории), зарегистрированные Росстандартом в системе сертификации ПО и АПК и уполномоченные на проведение данного вида работ. Одна из таких лабораторий функционирует на базе метрологической службы ФГУП ГосНИИ ГА.

7.6.2 ПО, предназначенное для расчета погрешности СИ (ССИ) и ИИС, используемое при контроле параметров в процессе производства авиационной деятельности (в том числе ТОиР АТ) или обеспечения деятельности авиационной инфраструктуры, должно соответствовать требованиям ГОСТ Р 8.654 .

7.6.3 Исследования (тестирование) ПО проводят в соответствии с . В случае необходимости применения специальных методов организация, проводящая аттестацию, разрабатывает методику аттестации.

7.6.4 По результатам аттестации ПО оформляют протокол, свидетельство и акт, а на его основании - сертификат соответствия, который регистрируют в Реестре Систем сертификации: ОГА или ПО и АПК.

7.7 Метрологический контроль и надзор

7.7.1 Метрологический контроль и надзор за деятельностью аккредитованных МС авиационных организаций и авиационных инфраструктур в области обеспечения единства и требуемой точности измерений осуществляют уполномоченные федеральные органы исполнительной власти.

7.7.2 Контроль за состоянием МО на ВТ осуществляют территориальные управления Ространснадзора, а контроль за деятельностью МС, которым предоставлены полномочия на выполнение калибровки ССИ, осуществляет Уполномоченная экспертная организация или Орган по сертификации ОГА в соответствии с порядком, установленным нормативным документом ГА *.
________________
* См. раздел Библиография. - Примечание изготовителя базы данных.

Библиография




			Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения
	РД 54-005-027-89**		Отраслевая система обеспечения единства измерений. Нестандартизованные средства измерений. Порядок разработки, изготовления, испытаний и аттестации
	Doc 9760 AN/967**		Руководство по летной годности. Том 1. Организация и процедуры. Добавление B к Главе 7. Содержание Руководства по процедурам организации по ТОиР. Издание первое. 2001
	Приказ от 27.11.95 N ДВ-126/113** Департамента воздушного транспорта и Комиссии по регулированию воздушного движения Министерства транспорта Российской Федерации "О введении в действие Положения о метрологической службе гражданской авиации"
	РД 54-3-152.53-95**		Отраслевая система обеспечения единства измерений. Положение о метрологической службе гражданской авиации
			Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок аккредитации головных и базовых организаций метрологической службы государственных органов управления Российской Федерации и объединений юридических лиц

	РД 54-3-152.51-97**		Отраслевая система обеспечения единства измерений. Порядок аккредитации метрологических служб предприятий гражданской авиации на право калибровки специальных средств измерений
			Процедуры сертификации авиационной техники. Том 1. Разделы A, B, C, D, E. Правила сертификации авиационной техники. Введены в действие приказом Министерства транспорта России от 05.07.94 N 49
________________ * На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют Авиационные правила. Часть 21 "Сертификация авиационной техники, организаций разработчиков и изготовителей" , утвержденные приказом Минтранса России от 19 декабря 2013 года N 474 . - Примечание изготовителя базы данных.)
	Федеральные авиационные правила**		Радиотехническое обеспечение полетов и авиационная электросвязь. Сертификационные требования. Утверждены Приказом ФСВТ России от 11.08.2000 N 248
		Сертификация аэродромов. Введены в действие приказом Минтранса России от 05.07.94 N 48
			Сертификация оборудования аэродромов и воздушных трасс
			Государственная система обеспечения единства измерений. Составление перечней измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, с указанием обязательных требований к ним
			Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок проведения испытаний стандартных образцов или средств измерений в целях утверждения типа
			Государственная система обеспечения единства измерений. Документы на методики поверки средств измерений. Основные положения
			Российская система калибровки. Основные требования к методикам калибровки, применяемым в Российской системе калибровки
			Государственная система обеспечения единства измерений. Методы определения межповерочных и межкалибровочных интервалов средств измерений
	ОСТ 54-3-155.83-2002**		Отраслевая система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы. Основные положения
	Указание от 03.11.97 N 6.1-107** Федеральной авиационной службы России "О внедрении в гражданской авиации Российской Федерации ГОСТ Р 8.563-96"
	ОСТ 54-3-154.82-2002**		Отраслевая система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений. Порядок проведения аттестации
	Распоряжение от 13.11.2000 N 71-р** Министерства транспорта Российской Федерации "О внедрении в организации гражданской авиации государственного стандарта Российской Федерации "Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения"
	ОСТ 54-3-1572.80-2001**		Отраслевая система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Порядок проведения
			Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация алгоритмов и программ обработки данных при измерениях. Основные положения
			Государственная система обеспечения единства измерений. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Метрологическая экспертиза технической документации
	ОСТ 54-3-156.66-94**		Отраслевая система обеспечения единства измерений. Метрологическая экспертиза нормативной и технической документации
			Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок проведения поверки средств измерений
			Государственная система обеспечения единства измерений. Требования к выполнению калибровочных работ
	ОСТ 54-3-152.74-2000**		ОСОЕИ. Требования, гарантирующие качество метрологических работ при калибровке специальных средств измерений. Общие положения


				Государственная система обеспечения единства измерений. Типовая методика аттестации программного обеспечения средств измерений
	РД 54-3-152.52-95**		Отраслевая система обеспечения единства измерений. Порядок осуществления ведомственного надзора за состоянием метрологического обеспечения в гражданской авиации

________________
* Документы, отмеченные знаком "**", не приводятся. За дополнительной информацией обратитесь по ссылке . - Примечание изготовителя базы данных.

УДК 629:735.083:006.354 ОКС 03.220.50

Ключевые слова: воздушный транспорт, метрологическое обеспечение
__________________________________________________________________________________

Электронный текст документа
подготовлен ЗАО "Кодекс" и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2014

Размер: px

Начинать показ со страницы:

Транскрипт

1 В. А. ПРИЛЕПСКИЙ АВИАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ И ИНФОРМАЦИОННО ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ САМАРА

2 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АЕЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ЕОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕЕО ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ РОСУ ДАРС ТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА» УДК 681.2: (075.8) ББК И 76 И нновационная образовательная программа "Развитие центра компетенции и подготовка специалистов мирового уровня в области аэро космических и геоинформационных технологий П К и 1 оя ^ Рецензенты: д-р техн. наук, проф. И. Н Г у с е в д-р техн. наук, проф. Л. М. Л о г в и н о в В. А. ПРИЛЕПСКИЙ АВИАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ Книга 1 Р еком ендовано П резидиум ом С овет а УМ О для м е ж вузо вс к о го и сп о льзо ва н и я И 76 Прилепский В.А. Авиационные приборы и информационно измерительные системы. Книга 1: учеб. пособие / В.А. Прилепский. - Самара: Изд-во Самар, гос. аэрокосм, ун-та, с.: ил. ISBN Кратко изложены основы, принципы измерений, построений и состав авиационных приборов и информационно-измерительных систем воздушных судов гражданской авиации. Особое внимание уделено методам измерения пилотажно-навигационных параметров и принципам работы приборов и систем. Пособие состоит из двух книг. Книга 1 посвящается в основном приборам и системам анало гового типа. Книга 2 посвящена информационному обмену в стан дартах ARINC и др., цифровым измерительным системам и пило тажно-навигационным комплексам современных отечественных и зарубежных воздушных судов. Предназначено для студентов высших учебных заведений, обу чающихся по специальности "Техническая эксплуатация авиацион ных электросистем и пилотажно-навигационных комплексов". УДК 681.2: (075.8) ББК ISBN САМАРА Издательство СГАУ 2007 В. А. Прилепский, 2007 Самарский государственный аэрокосмический университет,

3 Оглавление Предисловие 7 Введение 8 1 Принципы построения авиационных приборов и информационноизмерительных систем Назначение и классификация авиационных приборов и информационно-измерительных систем (АПиИИС) Основные характеристики авиационных приборов и информационно-измерительных систем Установившиеся отклонения подвижной части Неустановившееся отклонение подвижной части Погрешности Типовые измерительные схемы Особенности информационных каналов 48 2 Авиационные приборы Манометры Деформационные манометры, погрешности и способы их компенсации Электромеханические манометры Частотные преобразователи давления Авиационные термометры Электрические термометры сопротивления Термоэлектрические термометры Погрешности термометров Биметаллические термометры Авиационные измерители частоты вращения (тахометры) Магнитоиндукционные тахометры Погрешности магнито индукционных тахометров Тахогенераторы постоянного и переменного тока 77 3 Информационно-измерительные системы Топливо меры (масло меры) Поплавковые электромеханические топливомеры Поплавковый электромеханический топливо мер с герконами Электроёмкостные топливомеры Система программного управления и измерения топлива СПУТ Схема измерения суммарного запаса топлива Система управления и измерения топлива СУИТ Топливомеры с вычислителем Автоматы выравнивания (центровки) Системы программного управления расходом топлива Погрешности электроёмкостных ТИС Измерение расхода топлива Турбинный преобразователь расхода топлива Система измерения расхода топлива СИРТ1-2Т Погрешности расходомеров и счетчиков количества топлива Измерители вибрации Погрешности измерителей вибрации Указатели заданного положения Измерители высоты полета. Общая теория Механические высотомеры Электромеханические высотомеры Корректор - задатчик высоты типа КЗВ Измерители индикаторной скорости Измерители истинной воздушной скорости и числа М Измерители вертикальной скорости Измерители углов атаки и скольжения Приёмники воздушных давлений Комплексные измерители высотно-скоростных параметров Системы воздушных сигналов. Общие сведения Системы СВС с вычислительными устройствами, совмещенными с указателями Комбинированный указатель числа М и скорости V (УМС) Указатель температуры Т наружного воздуха 138 4

4 4.5 Погрешности и особенности технического обслуживания аналоговых СВ С Системы СВС с цифровым вычислителем Приборное оборудование сигнализации критических режимов полета Автомат углов атаки и перегрузок (АУАСП) Система сигнализации опасной скорости Vb кр сближения самолета с землей (ССОС - рис. 4.10) Информационные комплексы высотно-скоростных параметров (ИКВСП) Одноканальный комплекс высотно-скоростных параметров (рис. 4.11) Информационный комплекс высотно-скоростных параметров с тремя СВС (рис. 4.12) Гироскоп Основы прикладной теории гироскопа Элементы гироскопических приборов и систем Корректирующие устройства Кинематическая схема горизонтальной коррекции главной оси трехстепенного гироскопа Кинематическая схема коррекции по направлению вертикали места Индукционный датчик Схема коррекции трехстепенного гироскопа в плоскости магнитного меридиана Демпфирующие устройства Устройства для съема результатов измерений Арретирующие устройства Демпфирующие гироскопы Выключатели коррекции Приборы и датчики углов крена, тангажа и курса Авиагоризонты на основе трёхстепенного гироскопа Гировертикали с силовой гироскопической стабилизацией Одноосный силовой гиростабилизатор Центральная гировертикаль (ЦГВ) Малогабаритная гировертикаль (МГВ) Измерители курса Магнитные компасы Индукционные датчики магнитного курса Гирополукомпасы Астрономические компасы Курсовые системы Принципы комплексирования Работа курсовой системы в режиме ГПК Режим магнитной коррекции Курсовая система ТКС-П в режиме МК Режим астрономической коррекции (АК) Погрешности курсовых систем Точная курсовая система типа ТКС-П Базовая система курса и вертикали (БСКВ) Навигационные системы счисления Методы навигации Алгоритмы работы систем счисления пути Структура и функциональные схемы навигационных систем счисления пути Аэрометрическая система счисления пути Доплеровская система счисления пути Воздушно-доплеровская система счисления пути Датчики линейных ускорений Инерциальные системы Физические принципы инерциальной навигации Принципы действия и основные структурные схемы инерциальных навигационных систем ИНС Погрешности ИНС 229 Литература 230 6

5 ПРЕДИСЛОВИЕ ВВЕДЕНИЕ Учебное пособие написано в соответствии с программой курса "Авиационные приборы и информационно-измерительные системы", составленной на основании образовательных государственных стандартов направления "Испытание и эксплуатация авиационной и ракетнокосмической техники" и учебных планов специальности Пособие состоит из двух книг. Первая посвящена основам построения авиационных приборов и информационно-измерительных систем, основам теории принципов измерения, действия, состава и особенностей технического обслуживания авиационных приборов и пилотажно-навигационных комплексов воздушных судов отечественной и зарубежной гражданской авиации. Содержание второй книги посвящено информационному обмену в стандарте ARINC-429, цифровым измерительным системам и пилотажно-навигационным комплексам современных воздушных судов. Целью настоящего пособия является оказание помощи студентам, изучающим данный курс по очной форме обучения. 7 Увеличивающая сложность авиационных систем, их интеллектуализация, и в том числе на уровне датчиков и исполнительных механизмов, требуют нового подхода к изучению всего комплекса авиационного оборудования с учетом переработки методических материалов в соответствии с новыми требованиями образовательных государственных стандартов и учебных планов. Авиационные приборы и информационно-измерительные системы являются средством взаимодействия всего комплекса бортового оборудования и обеспечивают измерительной информацией, формируя и поставляя непрерывно тысячи параметров пилотажно-навигационному комплексу, исполнительным механизмам, следящим системам и др. потребителям, включая приборное оборудование и системы электронной индикации кабины экипажа ВС. "Наука начинается с тех пор, как начинают измерять... Точная наука немыслима без меры" - говорил русский ученый Д.И. М енделеев. Современное состояние авиационной измерительной техники характеризуется широким применением цифровых методов обработки информации, хотя датчики и первичные преобразователи взаимодействуют с аналоговыми величинами различной физической природы. Поэтому в первой книге большое внимание уделяется первичным датчикам и преобразователям различных аналоговых величин в электрические, точность измерения и преобразования в которых существенно зависит от метода, способа и средства достижения требуемых метрологических характеристик. Преобразование сигнала аналоговой измерительной информации в цифровой

6 код и передача его по информационным каналам до потребителя практически не имеет искажений, поэтому особое внимание уделено анализу методических и инструментальных погрешностей аналоговых систем. В первой книге кратко, но в соответствии с учебном планом специальности "Техническая эксплуатация авиационных электросистем и пилотажно-навигационных комплексов", рассмотрены все разделы рабочей программы этой специальности; вторая книга дополняет разделы первой книги на основе изучения современных цифровых систем передачи и об работки информации, протоколов обмена информацией и способов управления исполнительными механизмами, а также подробно рассмотрены вопросы электронных средств комплексной индикации навигационной обстановки. 1 Принципы построения авиационных приборов и информационно - измерительных систем 1.1 Назначение и классификация авиационных приборов и информационно - измерительных систем (АПиИИС) АПиИИС являются техническими средствами для дистанционного ввода сигналов измерительной информации от датчиков различного назначения в навигационно-вычислительные приборы, приборы управления и визуальной индикации и обеспечивают измерение большого числа параметров, характеризуя общий режим полета самолета, а также контроль режимов работы силовых установок, параметров окружающей среды и т.п. Движение самолета в пространстве состоит из поступательного движения и углового движения. Поступательное движение самолета относительно заданной системы отсчета OoX0YoZ0 определяется линейными координатами: Н - высотой полета, L - пройденным расстоянием, Z - боковым отклонением. Высоты различают как абсолютную (Н) - отсчитывается от уровня моря, относительную (Н отн) - отсчитывается от выбранного уровня (от места взлета или посадки) и истинную (Н ист) - отсчитывается от места, где находится самолет в текущий момент времени. На рис. 1.1 изображена система координат (1.\"у)(у/у. которая движется поступательно с центром масс самолета относительно системы отсчета OoXoYgZo- 9 10

7 Го угол и - между осью О Х и горизонтальной плоскостью называется углом тангажа. угол у - между плоскостью симметрии самолета X O Y и вертикальной плоскостью, проходящей через связанную ось ОХ, называется углом крена. Направление полета самолета относительно земной системы координат определяется курсом щ самолета: это угол, отсчитывается по часовой стрелки между направлением меридиана и проекцией продольной оси самолета на плоскость горизонта. Z l Рис Система координат Угловое положение самолета в пространстве определяется угловыми координатами Лщ, и, у. При этом вводится связанная система координат ОХ) "/, в которой ось О Х направлена по продольной оси самолета, O Y - вертикально вверх, O Z - в сторону правого крыла (рис. 1.2). Рис Система координат Рис Система координат Лщ, и, у - углы Эйлера. угол Лщ - между осью ОХд и проекцией связанной оси О Х на горизонтальную плоскость Х д ()/д называется углом рыскания. 11 щ - истинный курс (географический); щм - магнитный курс (отличается от истинного на величину магнитного склонения Д,); цгк - компасный курс (отличается от магнитного на величину магнитной девиации Лк). Кроме линейных (II. /.. /) и угловых (Лщ и, у щ) координат используется скоростная система координат O XaYaZ a связанная с вектором V скорости движения самолета относительно воздушной среды, называемой истинной воздушной скоростью. 12

8 Ось ОХа скоростной системы координат совпадает с направлением вектора F (рис. 1.4). Положение скоростной системы координат OXaYaZ a по отношению к связанной О ХУ/, определяется углами а и Д В ряде случаев для управления движением по траектории необходимо измерять производные линейных и угловых координат: угловые скорости и ускорения относительно связанных осей (юх, cov, z, юх, а \, ю,). Режим работы двигателей характеризуется комплексом параметров, определяющих тягу Р т, удельный расход топлива Оу.т. давление Р р воздуха и газов и т.д. Наименование измеряемых параметров, их обозначение и применяемые приборы для измерения сведем в таблицу и будем их применять в дальнейшем для изучения данного курса. Таблица 1 ПИЛОТАЖНО-НАВИГАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ Рис Система координат Угол а между проекцией вектора истиной воздушной скорости на плоскость симметрии самолета X O Y и связанной осью О Х называется углом атаки. Угол р между вектором истиной воздушной скорости и плоскостью симметрии самолета Л"ОГ называется углом скольжения. Кроме того, используются такие скорости полета, как индикаторная (приборная), путевая и вертикальная. Индикаторная Г, - это истинная воздушная скорость, приведенная к нормальной плотности воздуха. Путевая V - это горизонтальная составляющая скорости самолета относительно земли. При наличии ветра путевая скорость равна геометрической сумме горизонтальных составляющих истинной воздушной скорости и скорости ветра. Вертикальная скорость - это вертикальная составляющая скорости движения самолета относительно земли. Наименование параметра Обозначение Применяемый измеритель Углы: - рыскания А\ / Гирополукомпас, курсовая система - тангажа о Авиагоризонт, гировертикаль - крена Y Авиагоризонт, гировертикаль - курса У, Ум, Гироиндукционный компас, курсовая Ук,Уо система Истинная воздушная V Измеритель скорости, система воздушных скорость сигналов Индикаторная скорость V Измеритель скорости, система воздушных сигналов Число Маха м Система воздушных сигналов Путевая скорость Vn Доплеровский измеритель скорости и угла сноса Высота полета Н, Нпст, Корректор задатчик высоты, система Паш воздушных сигналов Боковое отклонение Z Автоматическое навигационное устройство, навигационное вычислительное устройство Пройденное расстояние L Вертикальная скорость Vb Вариометр, дифференцирующее устройство 13 14

9 Угол атаки а Датчик угла атаки скольжения Р Датчик угла скольжения Угловая скорость со Датчик угловой скорости Продолжение таблицы 1 Угловое ускорение со Дифференцирующее устройство Линейное ускорение j Датчик линейных ускорений Угол сноса рс Доплеровский измеритель скорости и угла сноса Перегрузка Пп Датчик перегрузок ПАРАМЕТРЫ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК Частота вращения Температура в двигателе: - перед турбиной Т3 - за турбиной т 4 - масла Тм - воздуха Тв Давление в двигателе: - топлива Рт - масла Рм - за компрессором Рк - в воздухозаборнике Рвр п Измеритель частоты вращения (тахометр) Термометры Манометры Перепад давления на турбине 8Т Дифманометр Расход топлива: - основного GT - форсажного о ф Количество топлива в баках: - объемное VT - весовое Qt Расходомеры Топливомеры Крутящий момент МКР Манометр Тяга двигателя РТ Измеритель тяги Амплитуда вибрации ав Частота вибрации /в 15 Аппаратура для измерения параметров вибрации ПАРАМЕТРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Продолжение таблицы 1 Параметры атмосферы: - плотность Р - относительная плотность Ап Плотномеры - температура Т Термометр - давление Р Манометр (барометр) - влажность X Гигрометр - скорость ветра W Измеритель скорости АПиИИС можно классифицировать по назначению, принципу действия, дистанционности и способу воспроизведения измеряемой величины. - приборы контроля за работой отдельных систем и агрегатов самолета. По назначению АПиИИС подразделяет на: - пилотажно-навигационные приборы и системы; - приборы контроля работы силовых установок; - приборы для измерения параметров окружающей среды; По принципу действия приборы могут быть механическими, электрическими, пневматическими, гидравлическими, оптическими, а также комбинированными, например, электромеханическими. По способу управления приборы разделяется на дистанционные и не дистанционные. Для дистанционных приборов характерно наличие каналов связи, со единяющих разнесенные на некоторое расстояние датчик и индикатор. На современных самолетах применяются цифровые каналы связи с коммутаторами и вычислительными комплексами. Линии связи также могут быть механическими, электрическими, гидравлическими, пневматическими. быть: По способу воспроизведения измеряемой величины приборы могут - с непосредственной выдачей информации; - регистрирующими; - с измерительными преобразователями. 16

10 Приборы с непосредственной выдачей информации подразделяются на: - приборы с индикацией информации в виде цифровых и аналоговых данных; - приборы с выдачей изображения в виде силуэта самолета, карты расположения наблюдаемых объектов и т.п.; - приборы, выдающие информацию в виде световых табло с надписями; - приборы, выдающие информацию в виде светового сигнала. Регистрирующие приборы фиксируют информацию непрерывно на бумаге, магнитных лентах или дискретно, с помощью печатающего устройства. Измерительный преобразователь обеспечивает преобразование некоторой входной величины x(t) в выходную величину v(t) другого вида, более удобную для дальнейшего использования и обработки. Значительную часть информационно - измерительных систем составляют приборы, датчики и системы угловых и линейных перемещений, так например, измерения и передача угловых величин от гирочувствительных агрегатов, датчиков магнитного курса, органов управления летчика и от выходных поворотных элементов цифро-аналоговых устройств, приборов управления, а также от датчиков связей рулевых приводов. В связи с многообразием информационно - измерительных систем целесообразно классифицировать их по следующим признакам: - диапазон изменения входной величины; - количество проводов и вид канала связи; - вид электрического сигнала и его параметра, являющегося носителем измерительной информации. АПиИИС в процессе летной эксплуатации подвергаются значительным внешним воздействиям: изменению температуры от +60 С до -6 0 С; давления окружающей среды от 41 до 855 мм.рт.ст: механическим ударам с ускорением до g при длительности удара до 2 0 м с с частотой до 80 ударов в минуту; вибрации до Гц. при этом вибрационная пере 17 грузка пв, т.е. отношение максимального ускорения при вибрации к ускорению свободного падения в отдельных случаях достигает до 1 0 ; влажности до %, а также воздействию сетевых радиопомех, магнитных и электростатических полей, радиационного излучения, морского тумана, плесневых грибов, и т.д. При проектировании и эксплуатации ВС его тактико-технические параметры, приборы и информационные измерительные системы ориентируют на стандартную атмосферу (рис. 1.5, табл. 2). Высота, км ГА Тропосфера 9 б 3 Плотность 0 Уровень _7() _б0 _ю _40 _30 _20 _w q дю ** ря Температ ура, С I I Цавление, Па I Плот ност ь в Н о т плот ност и Рис. 1.5 Стандартная атмосфера Тяжелые условия эксплуатации АПиИИС накладывают особые требования к надежности и точности их функционирования. 18 Таблица 2

11 Ft Высота h км Параметры стандартной атмосферы Температура Давление Плотность t Т N/m2 mbar kg/m3 С К Ра h Ра -0,2 16,30 289,51 1,2487-0,1 15,65 288,32 1,00 288,25 1,1 14,35 287,29 1,2133 0,2 13,70 286,S ,45 1,2017 0,3 13,05 286,73 1,1901 0,4 12,40 285,11 1,1787 0,5 11,75 284,61 1,1673 0,6 11,10 284,22 1,1560 0,7 10,45 283,94 1,1448 0,8 9,80 282,76 1,1337 0,9 9,15 282,70 1,0 8,50 281,74 1,2 7,20 280,15 1,0900 1,4 5,90 278,99 1,0686 1,6 4,60 277,23 1,0476 1,8 3,30 276,89 1,0269 2,0 2,00 275,95 1,0065 2,2 0,70 273,41 0,9864 2,4-0,60 272,26 0,9666 2,6-1,90 271,49 0,9472 2,8-3,20 269,10 0,9280 3,0-4,50 268,08 0,9091 3,2-5,80 267,44 0,8905 3,4-7,10 266,15 0,8723 3,6-8,40 264,22 0,8543 3,8-9,70 263,64 0,8366 4,0-11,00 262,40 0,25-17,50-20,75-24,00 258,91 255,66 252,41 249, Продолжение таблицы 2 577,28 540,20 505,07 471,81 0,7768 0,7361 0,6971 0,6597 6,5-27,25 245,35 0,6239 7,0-30,50 242,61 0,5895 7,5-33,75 239,51 0,0-37,00 236,00 0,5252 8,5-40,35 232,99 0,4951 9,0-43,50 229,42 0,4663 9,5-46,75 226,23 0,0-50,00 223,36 0,5-53,25 219,74 0,0-56,50 216,32 0,0-56,50 216,30 0,0-56,50 216,10 0,0-56,50 216,02 0,0-56,50 216,45 0,0-56,50 216,87 0,0-56,50 216,87 0,0-56,50 216,05 0,0-56,50 216,10 0,0-56,50 216,75 0, Основные характеристики авиационных приборов и информационно - измерительных систем Авиационные приборы и измерительные системы состоят из элементов, имеющих самое различное назначение, однако характерными из них являются функциональные элементы (ФЭ), определяющие их как средство измерения. Измерительные устройства могут состоять из следующих функциональных элементов: - ОУ - отчетное устройство;

12 - ПЧ - подвижная часть; - ПМВ - передаточно-множительный выпрямляющий механизм; - СХ - измерительная схема; - Пр - преобразователь измерительного устройства - датчика; - П - приемник, часть измерительного устройства, не имеющая ПЧ; - Д - двигатель. Показание А 0 ут.е. значение измеряемой величины, определяемое по отчетному устройству, ведется по шкале и по отклонению указателя: ^ ОУ ~ dш к ~ a o y ~ f(a), (1-1) где а - цена деления - разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы; d - отклонение указателя в делениях шкалы; а оу - отклонение указателя в единицах угловых (линейных) перемещений. Зависимость а оу = f(a), называется характеристикой шкалы. Диапазон измерений - область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности. Диапазон показаний - область значений шкалы, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы. Предел измерений - наибольшее или наименьшее значение диапазона измерений. Для взаимозаменяемых ОУ должно быть совпадение диапазона показаний, цены деления и характеристики шкалы. Подвижная часть - характеризуется созданием и взаимодействием двух моментов (сил) - движу щего и противодействующего, при котором все детали измерительного механизма, участвующие в создании движущего и противодействующего моментов, обеспечивают получение зависимости отклонения ПЧ от измеряемой величины. Движущий момент (сила) зависит от измеряемой величины, т.е. 21 м дв / д (Апч) ~ f (А) 1 Р,Дв = (А п ч) «П А) J" Зависимость М дв = f д (А) называется уравнением принципа действия прибора или датчика. Противодействующий момент (сила) зависит от отклонения П Ч, т.е.: М = / м {ап ч) - Р = / р {ап ч). (L3> В положении равновесия, соответствующего отсчету по шкале моменты равны: М дв = М, т.е. / -Д(А) = / Д (а пч), отсюда а пч = f (A), определяет характеристический параметр ПЧ. Передаточно - множительный выпрямляющий механизм передает движение от П Ч к О У или преобразователю П р и характеризуется передаточным отношением, определяемым коэффициентами К }, К 2. Для прибора отклонение равно: а О У = к 1к 2 а П Ч (1"5) Для датчика отклонение равно: ос ^ П Р К К ос iv ; iv 2 U 77t/ (1.6) где К] - постоянный передаточный коэффициент; К 2 - переменный передаточный коэффициент, который может изменяться при регулировки и подгонки ПМВ механизма. В приборах, в которых перемещение ПЧ достаточно для осуществления отсчета ПМВ может не быть. 22

13 Измерительная схема охватывает все звенья электрической схемы, которые участвуют в воспроизведении сигнала, связанного с измеряемой величиной и дающею величину АПЧ, необходимую для создания движу щего момента. Выходной параметр схемы П сх является величиной, определяющей перемещение П Ч Псх ~ АПЧ ~ fc x (А) В общем случае П с х = / (П п,п Пр) = т, А 3,...), С1-7) где IIцр. П п - выходные параметры ФЭ преобразователя и приемника; А и Лг... - физические величины, влияющие на результат измерения. Преобразователь измерительного устройства (датчика), содержит все элементы, участвующие в преобразовании перемещения подвижной детали П Ч в сигнал, пригодный для дистанционного измерения или управления (потенциометр и щетка, катушка индуктивности и сердечник и т.д.). В общем случае выходной параметр преобразователя равен: Ппр HjjpCLjjp f (НПЧ) f (Ар) : (1.8) где Кш- - постоянный коэффициент, определяющий конструктивные особенности преобразователя в зависимости от типа; апр - перемещение подвижной детали преобразователя, связанное с входным параметром Пр. Приемник - это часть измерительного устройства, не имеющая ПЧ, в котором происходит преобразование одного вида энергии в другой. Приемник характеризуется выходным параметром: Пп =/п(а). Приемники делятся на две группы: (L9) 1. Параметрические приемники, в которых измеряемая величина вызывает изменение свойств или электрических параметров, для измерения 23 которых требуется источник тока (терморезисторы, фоторезисторы, тен- зорезисторы). 2. Генераторные приемники, в которых измеряемая величина создает ЭДС (термопары, фотоэлементы, пьезоэлементы), к этой же группе относятся приемники механического принципа действия, в которых происходит преобразование одного параметра в другой (например, вращения в перемещение). Двигатель - типовой, но в измерительных системах работает в схемах с обратными связями. При изменении измеряемой величины от значения A j до. 1,. появляется разность. 1, которая посредством других функциональных элементов ФЭ, воспроизводится в виде сигнала управления, подаваемого на двигатель. Ротор двигателя вращается и перемещает ФЭ П р, при этом обороты двигателя носят зависимость: nm = f (A i+1 - A i) = f (A). 1.3 Установившиеся отклонения подвижной части (1Л) При отклонении П Ч от положения равновесия на нее действует устанавливающий момент: М = М - М (1-11) 1У1уст дв 1V1? где М дв = [д (А) - движущий момент; М = f m(a) - противодействующий момент. При М дв = М наступает равновесие, что соответствует отсчету a= f(a). Зависимость f(a) определяет статическую характеристику измерительного устройства (рис. 1.6): 24

14 a Чувствительность измерительной схемы: о =. о = М - 0 /-ТТЛ. V СХ 1j r СХ 1л dn danp Качество подвижной части П Ч характеризует удельный устанавливающий момент: Ai Рис Статическая характеристика измерительного устройства Чувствительностью измерительного устройства S называется предел отношения приращений выходной А а, и входной 1.1 величин при стремлении последней к нулю: Х = / ^ = ^, е т = ^. ДА та da где у - угол наклона касательной к характеристике; та, та - масштабы графика по осям а и А. A (1. 12) Порог чувствительности - минимальное приращение измеряемой величины А, при котором выходная величина а начнет изменяться. Чувствительность подвижной части согласно формуле (1.12) будет: d a da Чувствительность приемника аналогично: dll S n = da Чувствительность преобразователя: dylr Ч 1р S m = - da 25 ДМ м LУ УСТ -. уст А а В общем случае: А А Ш (1 Л З) 1У1УУСТ 7 7 d a d a Для повышения качества П Ч необходимо при создании и эксплуатации измерительных устройств уменьшать моменты трения в опорах движущихся частей. 1.4 Неустановившееся отклонение подвижной части Чтобы выяснить влияние отдельных параметров на характер движения ПЧ необходимо исследовать ее движение в неустановившемся переходном режиме. Как известно, уравнение моментов имеет вид: Td 2a da (1.14) J +С;$±А/Г М пк dt2 dt 1 т дв где J - момент инерции ПЧ, учитывающий совокупное действие всех инерционных масс, приведенных к оси вращения П Ч; К - коэффициент демпфирования; С] - приведенная угловая жесткость; М т- момент трения в опорах ПЧ; 26

15 М дв=/д(а,а) - движущий момент; rd 2a J характеризует динамику реагирования (ускорения) П Ч на dt воздействия измеряемой величины; К - момент демпфирования, характеризует способность успоdt коения П Ч в переходной период; (- характеризует крутизну характеристики в переходный период; М т- момент трения постоянный, не зависящий от а, поэтому им можно пренебречь. Так кякм дв=ка -А, получим: J ^ r + K + CIa = K AA = M (1Л5) dt dt 1 л дв Отсюда: а = M de J d а К d a (i 1 5) С, Сj d t2 С1 dt В установившемся режиме: МДВ а =- С, При движении динамическая погрешность равна: J d 2a K d a () ДШ ~ C jdt2 C jdt т.е.адина зависит от J, К, С). 27 Для исследования поведения измерительного устройства при воздействии измеряемого параметра необходимо знать передаточные функции ФЭ. А(Р) 1. Подвижная часть ПЧ. w (.р) = ^ ,7 А (Р) J p 2 + K p + C j" 2. Приемник П: Wn (P) = п п (Р) А (Р) 3. Преобразователь Пр\ Wup(P) = ^ = К п р- а Пр(Р) 4. П М В механизм: W IJM B (Р) = ~ Ш М ^ Г = К 1К 2 " а п ч (Р) 5. Схема Сх: WC (P) = А А Р) п сл Р) W(P) Передаточные функции Рассмотрим характер движения П Ч для случая, когда она подходит к положению равновесия после отклонения на угол ас. При этом М дв=0 и уравнение (1.14) примет вид: 28

16 называемую степенью успокоения, получим три вида возможных пе реходны х процессов: а его характеристическое уравнение: Р > 1 - апериодический характер движения; Р < 1 - колебательный характер движения; J x 2 + К х + С2 = 0. Р = 1 - апериодический, критический характер движения. Для приборов и датчиков наиболее благоприятная величина степени успокоения Р < 1. Графики этих переходных процессов имеют вид (рис.1.7): а а 1.5 Погрешности С -А - - Погрешность измерительного устройства - это разность между показанием и истинным значением измеряемой величины. Погрешности измерительных устройств имеют разнообразный характер и могут быть вызваны: - непостоянством условий измерения; - недостатками измерительных устройств и применяемых мето дов измерения; Рис Графики переходных процессов 1235т- апериодический; колебательный; апериодический (критический); допустимая зона измерений; время в течении которого ПЧ достигнет положения равновесия. - несовершенством органов чувств наблюдателя; - неправильными действиями наблюдателя. Погрешности могут быть основными и дополнительными. Основная - это погрешность средства нормальных условиях (P=\()()KI 1.\± ± 5 Т ". влажность 65± 15%. рабо чее положение прибора и т.д.). Дополнительная Решая это уравнение, и введя величину измерения, используемого в - это изменение погрешности, вызванное отклонением от нормальных условий при измерении параметра. В зависимости от размерности погрешности различают: абсолютные, относительные, приведенные относительные. Абсолютная погрешность - это разность Да меж ду показанием А 0у прибора и истинным значением А измеряемой величины: 30

17 Относительная погрешность - это отношение абсолютной погрешности измерительного прибора к текущему значению измеряемой величины. Приведенная относительная погрешность - это отношение абсолютной погрешности измерительного прибора к его нормирующему значению (верхнему пределу измерений, диапазону измерений, длине шкалы). Класс точности приборов устанавливается по основной приведенной относительной погрешности, выраженной в процентах, и вместе с тем удовлетворяет соответствующим требованиям в отношении допустимых дополнительных погрешностей. В зависимости от величины погрешности средствам измерения присваиваются классы точности, выбираемые из ряда К = 10й, где п = 1 ; 0 ; - 1 ; - 2 ;... В зависимости от режима измерения погрешности могут быть статическими и динамическими. Статическая погрешность - это погрешность средства измерений, используемого для измерения постоянной величины. Динамическая погрешность - разность между общей погрешностью средства измерений в динамическом режиме работы и его статической погрешностью, соответствующей значению измеряемой величины в данный момент времени. По закономерности появления погрешности могут быть случайными и систематическими. Случайная погрешность - это составляющая погрешности, изменяющаяся случайным образом. Случайные погрешности оцениваются на основе методов теории вероятностей. В эксплуатации для оценки средств измерений пользуются средними значениями А и средними квадратичными отклонениями о(д) случайных погрешностей: д = ^ > п м где п - число опытов при определении А; 31 (1Л9) - /-я реализация (отсчет) по ОУ. где т - количество средств измерения, использованных при оценке погрешности; А, - значение величины А для / - экземпляра средства измерения; 1 т М [Д ] = X Д(- математическое ожидание. т Случайные погрешности рассчитываются при разработке средств измерения. Их можно вычислить для измерительной системы в целом, применяя правила суммирования случайных величин. Систематическая погрешность - постоянная или закономерно изменяющаяся составляющая погрешности. Они поддаются учету и могут быть скомпенсированы. В зависимости от причин, вызывающих погрешность различают методические и инструментальные погрешности. - сложность точного воспроизведения уравнений принципа действий; Методические погрешности возникают по следующим причинам: - несовершенство метода измерения; - не учет других внешних факторов, не связанных с конструкцией, но влияющих на показание прибора. В уравнении принципа действия движущий момент является функцией измеряемой величины А, при этом необходимо учитывать ряд параметров (Д С,...,7V) характеризующих воздействие внешних условий. М ДБ = f fl(a,d,c,...n) = f M (a), откуда: С1-21) а = f a (A,D,C,...N). (L22) 32

18 Если в методе измерения и в построении прибора не учесть изменений AD, АС,..., A N внешних параметров!). С,..., N, воздействующих на 114. то произойдет изменение момента Мдв. При достаточно малых значениях отклонений AD, AC... A N по сравнению с величинами 1). С,... N, она может быть определена как: A u a = AD + AC+...+ A N. м D С N (L23) Методическая погрешность зависит не только от величины приращений, но и от характера зависимости функции / а от параметров, т.е.: С. с...с d D d C 3N " Наиболее общим методом уменьшения методических погрешностей, также широко применяемым и для компенсации других погрешностей, является введение в измерительный прибор устройств, подающих дополнительные корректирующие сигналы, пропорциональные величинам AD, АС,... AN: - K da D ; - К с АС;... ~ K n A N. (L24) При введении таких корректирующих сигналов отклонение ПЧ равно: а ТОчн = f(a, D0, С0,... N,0) + { -КD1 D D +... \ D) (1.25) ~ Kc j DC+i ^ j DN> где D 0, С0,...N 0 - нормальные постоянные внешние параметры. Для полной компенсации методической погрешности необходимо удовлетворить условиям: К D = ^ ~, К с =,... ^ = (L26) D dd с дс Для схемных решений применяют два метода компенсации методической погрешности: - автоматическое введение корректирующих сигналов; - неавтоматическое введение корректирующего сигнала, путем вычисления величины сигнала и ввода его через механический корректор в кинематическую схему. Другим методом уменьшения методической погрешности является поддержание эксплуатационных условий, при которых погрешность минимальна. Инструментальные погрешности возникают в результате взаимодействия моментов М дв и М, которые зависят от параметров, связанных с конструкцией: «= fa {М д в,м) = fa (A,B,L,T,P,E,G,...),

19 1.6 Типовые измерительные схемы 1. Последовательное включение преобразователя с измерительным прибором (рис. 1.8). Характеристический параметр: П Пр = К Пр = R ok, где КПр - сопротивление пропорциональное перемещению щетки преобразователя; R 0 - общ ее сопротивление преобразователя; где К и - коэффициент, учитывающий конструктивные параметры прибора; С] - коэффициент жесткости пружины. Таким образом, показания прибора зависят не только от изменения R np, но и от Uп, Кл, Rn. Т.е. для уменьшения погрешности необходимо стабилизировать Un и (Кл + R n) <

20 + 0 a K n r K n U

21 R np R n i2 R np + R n R -Пр (R 0 ~ R n p) + R n (R o - R n p)-r n R o ~ R np R np + R n (1.34) 1 Rm (R 0 ~ R n p)+ R n Поделим все выражение на R. и подставляя значения К = R Пр Rn, полу- Rn чим: v 4 X -0 U 0- Rm Ro { Ro >1 1 1 (Ro ^ R np Ro 1 3 l Ro (Ro R np) (R np! R n 1 [ Ro Ro j I Ro «Рис Схема делителя тока с включением логометра Ro j Для увеличения чувствительности следует выполнить условие Rn:> R o~ то гда Сопротивление одного из плеч моста (Rnp) изменяется пропорцио нально измеряемой величине. К С (1.36) 1 -К Ток в диагонали моста равен: Отношение токов в катушках логометра обратно пропорционально отношению сопротивления этих цепей: Для увеличения чувствительности следует выполнить условие R n ) + R n R 0 -(1 - K) + R n R np + R n R np + R n 39 (1.37) 40 (1.38)

22 Отклонение П Ч гальванометра равно: а пч = C J P, (1.41) где Рп - мощность, рассеиваемая в рамке. Ртса будет тогда, когда: R n Рис Мостовая схема постоянного тока При выполнении равенства R jr np = R 2R 3 ток в диагонали моста равен нулю. При изменении Р Пр ток in изменяется пропорционально RnP. При изменении напряжения U пропорционально изменяется ток в диагонали моста, что часто используется для складывания или вычитания двух зависимых величин, например, при компенсации погрешностей возникающих от изменения температуры, плотности, давления и т.п. Чувствительность мостовых схем по току равна: R R& R j+ R 2 R 3 + R np В приборах часто применяется симметричные мосты, когда: Ri=R2,R3=Rnp ; Ri= R 3,R2=Rnp; R r R 2 = R 3 = R n P На рисунке 1.14 представлена схема моста с логометром. (1.42) А/" AR R n Пр Пр По напряжению: \ у (1.39) Ri/i теля. S = A i R A U AR Пр V RnP J AR где е =- R -Пр Пр (1.40) - относительное изменение сопротивления преобразова- 41 Рис Схема моста с логометром При изменении РПр изменяется сила тока лишь в рамке /С. В зависимости от отношения токов в рамках, угол отклонения ПЧ логометра равен: Л- А а п ч = f = / ir А/ (1.43) где /, i6 - токи в рамках при начальном значении РПр, 42

23 Дis - изменение тока, соответствующее изменению сопротивлению AR n В этой схеме показания логометра очень слабо зависят от изменения напряжения U. Чтобы увеличить чувствительность моста применяют схему, в которой при изменении сопротивления КПр изменяются токи в обеих рамках с разными знаками (рис. 1.15). Также для повышения чувствительности моста применяют схему двойного моста (рис.1.16): R n R 7 1 R 72 Riii R.71 R.72 Riii Рис Схема моста со встречным включением обмоток логометра При R 5 = R6 и Rj R, имеем отношение токов протекающих через рамки логометра: i5 _ R 1R 5 ~ R I7p R 7 + R 2 (R 5 + R7 + R ]) (1.44) h R1R6 ~ R2R7 + R-Пр (R 5 + R-7 + R-l) По этому отношению токов определяется угол отклонения П Ч логометра. Сопротивление R7 = Rn + R72 определяется из условия компенсации температурной погрешности. Рис Схема двойного моста Для уяснения работы такого моста будем считать условно, что одна из обмоток, например R6, отсутствует. При условии равновесия моста Rj = R 3 и Rj R jjp м о с т будет разбалансирован, т.к. R- Ф 0 (ток потечет по обмотке R 5), а при отсутствии R 5 в другую сторону ток потечет по обмотке R 6. При изменении R np ток в одной обмотке приблизится к минимальному, а в другой к максимальному значению. Таким образом достигается повышенная чувствительность моста. Температурная компенсация осуществляется резисторами R12 и R 72, при этом R12 компенсирует изменение тока в обмотке R6 из-за изменения I окружающей среды, а сопротивление ЛЦ - в обмотке R

24 6. Схема уравновешенного моста с линейной характеристикой представлена на рис R 2 R ег RnP2 т.е. перемещение щетки линеино зависит от изменения сопротивления измерительного плеча моста. 7. Схема уравновешенного моста с нелинейной характеристикой (рис.1.18). 1& RnPi Рис Схема уравновешенного моста с линейной характеристикой R i RnP2 R 3 Рис Схема уравновешенного моста с нелинейной характеристикой Уравнение равновесия имеет вид: Режим компенсации достигается за счет перемещения щетки потенциометра для получения равновесия моста. Уравнение равновесия при условии, что щетка RnV2 находится в крайнем левом положении, имеет вид: RnPA = R 2{RnP2+Rs)- (L45) Пусть Rnpl уменьшается при изменении измеряемой величины. Мост разбалансируется, и двигатель будет перемещать щетку R np до наступления равновесия. { R U p l - k R - I l p l + A R n P2) R 4 = R 2 (R 3 + R n P2 ~ A R H p2) Из уравнения (1.45) выразим R 3: Rs = R n p l R 4 R, R 2 R Up2 и, подставив в уравнение (1.46), получим: - R 4A.Rnpi +ARnp2R R 2ARnp2, (1.46) R npl { R S + R HP2) = R lr 4- (L 4 8) При изменении R n i и R npl: (-R llp l + ^) (R3 + Rnp2 - ^) = R 4 {R1 + ^ Пр2). (L49) Из уравнения (1.48) выразим Rf. n R n Pl R 3 + R n p l R n P2, л /у = и, подставив в уравнение (1.49), получим: R 4 откуда: R, ^ П р 2 { R n p l + R 4 + ПР1) = A R n p l (R 3 + R n P2) > откуда: 46

25 R 3+ R A R ^ = ARn m npl R 4 + Rnpl+ ARnpl Зависимость ARnp2 = f}

Категории
- Android
- Apple
- Hardware
- Malware
- Networks
- Software
- Windows
- Windows 10
- Windows 7
- Windows Server

Популярное