气压高度表模拟器的研究

　　气压高度表的研制需要一定的测试条件,即应给出各种环境下的气压及其变化情况,以前的测试方法采用改变大容器的气压测试其静态特性,用气球或试飞来测试其动态特性,这两种方法的主要缺点是:系统复杂花费高,重复性和可操作性差。本文介绍的方法,利用步进电机控制容器中气压的大小和变化,模拟飞行器在空中飞行时的气路特性,能够对高度表同时进行静、动态特性测试,克服了以往方法的不足。这种方法精度高,经济可靠,可重复操作。

　　1　气压高度的模拟原理

　　大气压与气压高度之间存在如下的关系:

　　因此,气压高度表高度的模拟,可以通过气压的模拟来实现。根据帕斯卡原理,欲模拟一个气压环境等效于模拟某一个小容器及其气路中气压,只要求其中的气压与欲模拟的气压环境相一致。因此,我们可以把容器及其气路的容积减小到足够小的程度。

　　另外,根据密闭容器中气压、容积和温度之间的关系:

　　欲想实时地改变气压,只要根据当前的P1、V1、T1,适当地改变V2、T2即可,通常,T的变化是很小的,且其变化是一个慢变化。因此,如果有变化可以通过系统的动态调整达到调整T的目的,而不需要特别考虑T的影响,这样利于简化系统的设计。

　　2　气压高度模拟技术的实现

　　根据上述原理,气压高度的产生,就转化为如何根据当前的容器体积和高度,来调整容器的体积,以达到所要求的高度。从完成模拟功能来说,系统的组成如图1所示。

　　下面介绍各组成部分的主要技术实现。

　　(1)气压高度表:它是要检验的气压高度表,它通过一个密封管和密闭容器相连接。

        (2)密闭气室:它是用来产生所需气压的容器,被测试设备(气压高度表)所测量的气压就是该气室的气压,要模拟气压高度的变化,实际上就是要模拟该气室中气压的变化。在选择容器大小的时候,应考虑欲模拟的气压的变化范围,要保证容积的改变能产生所需要的气压范围,还要考虑系统的响应时间,容积越大,惰性越大,响应时间越长;反之,容积越小,惰性越小,响应时间短,控制气压高度的难度大。

　　(3)气筒与气密开关:这是用来粗调气压范围的。根据该设备的要求,采取分段模拟的方法,这部分对气压高度的调节范围为-200～3800m。可通过打气筒向密闭气室打气或放气。

(4)气压微调压器:这是该设备的一个核心部件,它的体积可变。为了产生精确的气压高度,微调压器的容积应可以精确控制。因此,采用可变容积的钢体弹性结构,它可以在一个方向上随意压缩和拉伸,利用步进电机控制其容积的变化。