DE4013921C1 - Air pressure measuring device for aeroplane - has infrared energy source e.g. laser diode with driver feeding converter e.g. solar cell and storage capacitor - Google Patents

Air pressure measuring device for aeroplane - has infrared energy source e.g. laser diode with driver feeding converter e.g. solar cell and storage capacitor

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Abstract

The air manometer has a piezo-electric sensor (6) which is towed by a connecting fibre optic cable (3,5). Sensor signals are frequency modulated (7), pulsed by a transmitter (8) and fed by a cable (3,5) to the receiver (9) for demodulation and presentation by a processor (4). An infra-red energy source (10) eg a power led or laser diode with driver (11) feeds converter (12) which can be a solar cell and storage capacitor (13) for energization of the complete manometer (1) via cable (3,5). USE/ADVANTAGE - Enables reliable measurements of external air pressure with minimum volume of equipment and storage space. Lightweight build of remote manometer sensor imposes only small tensile stress in cable during flight. Is largely unaffected by magnetic fields or lightning strokes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Luftdruck­ messung für Flugzeuge in Form eines Schleppsystems, bestehend aus einer Luftdruckerfassung, die über eine Leitung mit dem Flugzeug verbunden ist und einer Meßwertverarbeitung.The invention relates to a device for air pressure measurement for aircraft in the form of a towing system, consisting of an air pressure detection system, which Line connected to the plane and one Processing of measured values.

Derartige Vorrichtungen werden verwendet, um innerhalb des Flugzeuges angeordnete Luftdruckmeßeinrichtungen zu kalibrieren. Diese Kalibrierung wird in der Regel so durchgeführt, daß ein etwa 90 m langer Meßschlauch, der im Bereich seines dem Flugzeug abgewandten Endes offen ist, hinter dem Flugzeug hergezogen wird. Die Öffnung des Meßschlauches befindet sich dadurch außerhalb der wesentlichen durch das Flugzeug verursachten Luftturbulenzen. Der Luftdruck wird dabei direkt der innerhalb des Flugzeuges angeordneten Meßvorrichtung zugeführt.Such devices are used to within Air pressure measuring devices arranged on the aircraft calibrate. This calibration is usually like this carried out that an approximately 90 m long measuring hose, the open in the area of its end facing away from the aircraft is being dragged behind the plane. The opening the measuring hose is therefore outside the essentially caused by the aircraft  Air turbulence. The air pressure is directly the measuring device arranged inside the aircraft fed.

Dieses Meßverfahren ist zum einen umständlich durchzu­ führen, zum anderen weist es den Nachteil auf, daß für die Schlauchwinde und die Schlauchführung ein erheb­ licher Platzbedarf besteht.This measurement procedure is cumbersome to do on the one hand lead, on the other hand, it has the disadvantage that for the hose winch and the hose guide a raise space is required.

Aus der US-PS 38 36 841 ist ein Schleppsystem für ein Flugzeug bekannt, mit dessen Hilfe Mineralvorkommen im Bereich einer Erdoberfläche detektiert werden können. Das Schleppsystem generiert hierzu ein elektromagne­ tisches Feld und ermittelt Feldveränderungen durch Wechselwirkungen mit magnetisierbaren Teilen bzw. durch eine Überlagerung mit anderen elektromagnetischen Feldern. Die Messung erfolgt mit Hilfe eines auf sehr niedrige Temperaturen gekühlten Dipols.From US-PS 38 36 841 is a towing system for one Airplane known, with the help of mineral deposits in the Area of an earth's surface can be detected. The towing system generates an electromagnetic for this table field and determines field changes by Interactions with magnetizable parts or through an overlay with other electromagnetic Fields. The measurement is made with the help of a very low temperature chilled dipoles.

Aus der DE-AS 17 73 682 ist es bekannt, im Bereich eines Flugzeuges Druckmessungen mit Hilfe einer außer­ halb des Flugzeuges angeordneten Meßeinrichtung vorzu­ nehmen. Es ist hierzu eine von einem Gehäuse umschlos­ sene Kammer vorgesehen und in einer Wandung des Ge­ häuses sind Eintrittsöffnungen für eine Übertragung eines statischen Druckes vorhanden. Die Öffnungen im Bereich der Wandung sind als Bohrungen ausgebildet, deren Längsachsen entgegen der sie beaufschlagenden Luftströmung geneigt sind. Die Vorrichtung wird in einer unmittelbaren Umgebung des Flugzeuges im Bereich einer Außenhaut des Flugzeuges angeordnet.From DE-AS 17 73 682 it is known in the area an aircraft pressure measurements using an except half of the aircraft arranged measuring device to take. For this purpose, it is enclosed by a housing provided chamber and in a wall of the Ge houses are entry openings for a transmission static pressure. The openings in the Area of the wall are designed as bores, the longitudinal axes of which oppose those acting on them Air flow are inclined. The device is in in the immediate vicinity of the aircraft in the area an outer skin of the aircraft.

Aus der DE-AS 20 54 954 ist ebenfalls eine Meßeinrich­ tung zur Ermittlung des Druckes außerhalb eines Flug­ zeuges bekannt. Auch hier erfolgt die Anordnung der Meßeinrichtung im Bereich einer unmittelbaren Umgebung der Außenhaut des Flugzeuges. Zwischen der Meßeinrich­ tung und der Außenhaut des Flugzeuges erstreckt sich lediglich ein Haltemast, der zu einer starren Verbin­ dung der Meßeinrichtung mit dem Flugzeug dient und einen Mindestabstand der Meßeinrichtung zum Flugzeug gewährleistet.DE-AS 20 54 954 is also a measuring device device for determining the pressure outside a flight known stuff. The arrangement of the Measuring device in the area of an immediate environment  the outer skin of the aircraft. Between the measuring device tion and the outer skin of the aircraft extends just a mast that leads to a rigid connection serving the measuring device with the aircraft and a minimum distance between the measuring device and the aircraft guaranteed.

Aus der DE-PS 29 45 019 ist es bekannt, eine beispiels­ weise zur Druckmessung verwendete Meßeinrichtung in ein Gerätehauptteil und einen Sensor zu unterteilen und zwischen dem Gerätehauptteil und dem Sensor ein Glas­ faserkabel zur Verbindung anzuordnen. Über das Glas­ faserkabel erfolgt unter anderem eine Energieversorgung des Sensors. Eine Umwandlung der optischen Energie in elektrische Energie erfolgt mit Hilfe einer Fotodiode.From DE-PS 29 45 019 it is known an example as used for pressure measurement in a measuring device Subdivide main body and a sensor and a glass between the main part of the device and the sensor Arrange fiber cables for connection. Over the glass Among other things, fiber cables are used for energy supply of the sensor. A conversion of optical energy into electrical energy takes place with the help of a photodiode.

Eine Verwendung von piezoresistiven Gebern zur Drucker­ fassung ist aus der DE-OS 38 23 303 bekannt. Diese Geber werden hier zu einer Druckerfassung im Bereich von Kraftfahrzeugreifen verwendet und sind Teil eines Fahrzeugüberwachungssystems.The use of piezoresistive sensors for the printer version is known from DE-OS 38 23 303. These Encoders are used for pressure recording in the area used by motor vehicle tires and are part of a Vehicle monitoring system.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Meßeinrichtun­ gen sind nicht dafür geeignet, die Anforderungen an eine ausreichende Meßgenauigkeit so wie die Forderungen nach einer Vermeidung von Behinderungen der aerodyna­ mischen Eigenschaften des Flugzeuges bei einer nicht benutzten Meßeinrichtung zu erfüllen. Darüber hinaus ist nicht ohne weiteres ersichtlich, in welcher Weise aus gattungsfremden Bereichen der Technik bekannte Detaillösungen bei Vorrichtungen zur Luftdruckmessung für Flugzeuge verwendbar sind.The measuring device known from the prior art conditions are not suitable for the requirements sufficient measurement accuracy as the requirements after avoiding disabilities of aerodyna do not mix properties of the aircraft at one used measuring device. Furthermore is not immediately apparent in what way known from non-generic areas of technology Detailed solutions for devices for measuring air pressure can be used for aircraft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor­ richtung der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß die Luftdruckmessung in einfacher Weise durchgeführt werden kann und die Meßvorrichtung nur ein geringes Stauvolumen einnimmt.The object of the present invention is to provide a to improve the direction of the generic type in such a way that air pressure measurement in a simple way  can be carried out and the measuring device only one takes up little storage volume.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Luftdruckerfassung als ein Sensor ausgebildet ist, der einen über die als Glasfaserkabel ausgebildete Leitung mit einem Empfänger kommunizierenden Sender beaufschlagt und im Bereich des Flugzeugs eine Ener­ gieversorgung angeordnet ist, die über das Glasfaser­ kabel mit einem im Bereich der Luftdruckerfassung vorgesehenen Energiewandler in Verbindung steht.This object is achieved in that the air pressure detection is designed as a sensor, one over the fiber optic cable Line with transmitter communicating with a receiver charged and in the area of the aircraft an ener Power supply is arranged over the fiber cable with one in the field of air pressure detection provided energy converter is connected.

Die Verwendung eines für die auftretende Zugbelastung entsprechend ausgelegten Glasfaserkabels zur Weiterlei­ tung der Versorgungsenergie sowie der Meßdaten ermög­ licht eine platzsparende Unterbringung der Vorrichtung im nichtbenutzten Zustand. Darüber hinaus sind Verfäl­ schungen des Meßergebnisses durch Beeinflussungen entlang der Leitung nicht zu erwarten. Das Glasfaser­ kabel ist vielmehr sowohl gegen Druckbeaufschlagungen als auch gegenüber Blitzschlag oder elektromagnetischen Einflüssen (EMV) unempfindlich. Durch die Energieüber­ tragung vom Flugzeug zur Luftdruckerfassung kann eine leichte Bauform im Bereich der Luftdruckerfassung realisiert und damit eine hohe Zugbelastung des Glas­ faserkabels vermieden werden.The use of one for the occurring tensile load appropriately designed fiber optic cables for further transmission tion of the supply energy and the measurement data made possible light a space-saving accommodation of the device when not in use. In addition, are falsifications effects of the measurement result not expected along the line. The glass fiber rather, cable is both against pressurization as well as against lightning or electromagnetic Insensitive to influences (EMC). Through the energy transfer Carriage from aircraft to air pressure recording can be a lightweight design in the area of air pressure detection  realized and thus a high tensile load on the glass fiber cables can be avoided.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vorge­ schlagen, daß im Bereich der Energieversorgung eine das Glasfaserkabel speisende Laserdiode angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, daß im Bereich der Energie­ versorgung eine Hochleistungs-LED angeordnet ist. Insbesondere ist vorgesehen, daß die Hochleistungs-LED eine Licht im Infrarotbereich emittierende Ausbildung aufweist. Durch diese Bauelemente ist in einfacher Weise eine Lichteinspeisung in das Glasfaserkabel möglich.According to a preferred embodiment is pre suggest that in the field of energy supply a the fiber optic cable feeding laser diode is arranged. But it is also possible that in the field of energy supply a high-performance LED is arranged. In particular, it is provided that the high-performance LED a training emitting light in the infrared range having. These components make it easier Way a light feed into the fiber optic cable possible.

Es ist vorgesehen, daß der Energiewandler als eine optische Energie in elektrische Energie umwandelnde Solarzelle ausgebildet ist. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, daß der Energiewandler mit einem Speicher­ kondensator verbunden ist.It is envisaged that the energy converter as one converting optical energy into electrical energy Solar cell is formed. Beyond that it is advantageous that the energy converter with a memory capacitor is connected.

Zur Gewährleistung eines geringen Energieverbrauches wird vorgeschlagen, daß der Sender als Impulssender ausgebildet ist. Es ist gleichfalls vorgesehen, daß zwischen dem Sensor und dem Sender ein das Meßsignal frequenzmodulierender Modulator angeordnet ist.To ensure low energy consumption it is proposed that the transmitter as a pulse transmitter is trained. It is also contemplated that a measurement signal between the sensor and the transmitter frequency-modulating modulator is arranged.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist es möglich, daß der Sensor als piezoresistiver Geber ausgebildet ist.According to an advantageous further development, it is possible that the sensor is designed as a piezoresistive sensor is.

Darüber hinaus ist vorgesehen, daß im Bereich des Senders eine das Glasfaserkabel speisende Sendediode angeordnet ist.In addition, it is provided that in the area of Transmitter a transmitter diode feeding the fiber optic cable is arranged.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einem Blockschaltbild mit den wesentlichen Komponenten der Vorrichtung schematisch dargestellt.An embodiment of the invention is in one Block diagram with the essential components of the Device shown schematically.

Eine Vorrichtung zur Luftdruckmessung besteht im wesentlichen aus einer Luftdruckerfassung (1), einer die Luftdruckerfassung (1) mit einem Flugzeug (2) verbindenden Leitung (3) sowie einer Meßwertverarbei­ tung (4). Die Leitung (3) ist als ein Glasfaserkabel (5) ausgebildet. Die Luftdruckerfassung (1) weist einen den Luftdruck erfassenden Sensor (6) sowie einen mit dem Sensor (6) verbundenen Modulator (7) auf, der eine vom Sensor (6) bereitgestellte Meßspannung in eine Sendesignalfrequenz umsetzt. Der Modulator (7) speist mit dem frequenzmodulierten Signal einen Sender (8), der das frequenzmodulierte Meßsignal in das Glasfa­ serkabel (5) einspeist und den Modulator (7) gegenüber dem Glasfaserkabel (5) entkoppelt. Im Bereich des Flugzeuges (2) wird das modulierte Meßsignal einem mit dem Glasfaserkabel (5) verbundenen Empfänger (9) zugeleitet, der mit der Meßwertverarbeitung (4) ver­ bunden ist.A device for measuring air pressure consists essentially of an air pressure detection ( 1 ), a line ( 3 ) connecting the air pressure detection ( 1 ) to an aircraft ( 2 ) and a measured value processing device ( 4 ). The line ( 3 ) is designed as a glass fiber cable ( 5 ). The air pressure detection (1) comprises an air pressure detecting sensor (6) and an input connected to the sensor (6) modulator (7), which converts a supplied by the sensor (6) measuring voltage in a transmission signal frequency. The modulator (7) fed with the frequency-modulated signal, a transmitter (8), which feeds the frequency-modulated measurement signal in the glass fiber reinforced fiber cables (5) and decouples the modulator (7) against the fiber-optic cable (5). In the area of the aircraft ( 2 ), the modulated measurement signal is fed to a receiver ( 9 ) connected to the glass fiber cable ( 5 ), which is connected to the measurement value processing ( 4 ).

Zur Speisung der Luftdruckerfassung (1) mit Energie ist im Bereich des Flugzeuges (2) eine Energieversorgung (10) angeordnet. Die Energieversorgung (10) kann beispielsweise als eine Laserdiode oder eine Hochlei­ stungs-LED ausgebildet sein, die vorzugsweise im Infrarotbereich Licht emittiert. Die Energieversorgung (10) wird von einem Treiber (11) gespeist. Die von der Energieversorgung (10) emittierte Energie wird in das Glasfaserkabel (5) eingeleitet, das im Bereich der Luftdruckerfassung (1) mit einem Energiewandler (12) verbunden ist. Der Energiewandler (12) transformiert die über das Glasfaserkabel (5) zugeführte Lichtenergie in elektrische Energie. Insbesondere ist daran gedacht, den Energiewandler (12) als eine Solarzelle auszu­ bilden. Zur Gewährleistung einer belastungsfähigen Speisung des Sensors (6) und des Modulators (7) ist der Energiewandler (12) mit einem Speicherkondensator (13) verbunden, der zu einem bestimmten Betriebszeit­ punkt nicht benötigte Energie aufnimmt und diese Energie für Betriebszeiten erhöhten Energiebedarfs bereitstellt.An energy supply ( 10 ) is arranged in the area of the aircraft ( 2 ) in order to supply the air pressure detection ( 1 ) with energy. The power supply ( 10 ) can be designed, for example, as a laser diode or a high-performance LED, which preferably emits light in the infrared range. The energy supply ( 10 ) is fed by a driver ( 11 ). The energy emitted by the energy supply ( 10 ) is introduced into the glass fiber cable ( 5 ), which is connected to an energy converter ( 12 ) in the area of the air pressure detection ( 1 ). The energy converter ( 12 ) transforms the light energy supplied via the glass fiber cable ( 5 ) into electrical energy. In particular, it is thought to form the energy converter ( 12 ) as a solar cell. To ensure a loadable supply of the sensor ( 6 ) and the modulator ( 7 ), the energy converter ( 12 ) is connected to a storage capacitor ( 13 ), which absorbs energy that is not required at a specific operating time and provides this energy for operating times with increased energy requirements.

Der Sensor (6) ist als ein piezoresistiver Geber ausgebildet, der einen Arbeitsbereich von etwa 100 bis 1500 mb aufweist. Die Übertragung der Meßdaten zum Flugzeug (2) erfolgt im Impulsbetrieb mit etwa 4 bis 5 Übertragungen pro Sekunde. Durch diesen Impulsbetrieb weist die Luftdruckerfassung (1) nur einen geringen Energiebedarf auf, so daß eine Energieabgabe von etwa 5 mW der Energieversorgung (10) ausreichend ist. Vor der Weiterverarbeitung des Meßsignales erfolgt im Bereich des Flugzeuges (2) eine Demodulierung. Die Einspeisung des frequenzmodulierten Meßsignales in das Glasfaser­ kabel (5) erfolgt durch eine im Bereich des Senders (8) angeordnete Sendediode, die Licht im Infrarotbereich emittiert.The sensor ( 6 ) is designed as a piezoresistive sensor that has a working range of approximately 100 to 1500 mb. The measurement data are transmitted to the aircraft ( 2 ) in pulse mode with approximately 4 to 5 transmissions per second. As a result of this pulse operation, the air pressure detection ( 1 ) has only a low energy requirement, so that an energy output of approximately 5 mW from the energy supply ( 10 ) is sufficient. Before further processing of the measurement signal, demodulation takes place in the area of the aircraft ( 2 ). The frequency-modulated measurement signal is fed into the glass fiber cable ( 5 ) by means of a transmitter diode which is arranged in the region of the transmitter ( 8 ) and which emits light in the infrared region.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Luftdruckmessung für Flugzeuge in Form eines Schleppsystems, bestehend aus einer Luftdruckerfassung, die über eine Leitung mit dem Flugzeug verbunden ist und einer Meßwertverarbei­ tung, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdrucker­ fassung (1) als ein Sensor (6) ausgebildet ist, der einen über die als Glasfaserkabel (5) ausgebildete Leitung (3) mit einem Empfänger (9) kommunizieren­ den Sender (8) beaufschlagt und im Bereich des Flugzeugs (2) eine Energieversorgung (10) angeord­ net ist, die über das Glasfaserkabel (5) mit einem im Bereich der Luftdruckerfassung (1) vorgesehenen Energiewandler (12) in Verbindung steht. 1. Device for air pressure measurement for aircraft in the form of a towing system, consisting of an air pressure detection which is connected to the aircraft via a line and a measured value processing, characterized in that the air pressure detection ( 1 ) is designed as a sensor ( 6 ), One communicates with the transmitter ( 8 ) via the line ( 3 ) designed as a glass fiber cable ( 5 ) and communicates with a receiver ( 9 ), and a power supply ( 10 ) is arranged in the area of the aircraft ( 2 ) and is connected via the glass fiber cable ( 5 ) is connected to an energy converter ( 12 ) provided in the area of air pressure detection ( 1 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich der Energieversorgung (10) eine das Glasfaserkabel (5) speisende Laserdiode ange­ ordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that in the region of the energy supply ( 10 ) is a fiber optic cable ( 5 ) feeding laser diode is arranged. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß im Bereich der Energieversorgung (10) eine Hochleistungs-LED angeordnet ist.3. Device according to claim 1, characterized in that a high-power LED is arranged in the region of the energy supply ( 10 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hochleistungs-LED eine Licht im Infrarotbereich emittierende Ausbildung aufweist.4. The device according to claim 3, characterized net that the high-performance LED a light in Has infrared range emitting training. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiewandler (12) als eine optische Energie in elektrische Energie umwandelnde Solarzelle ausgebildet ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the energy converter ( 12 ) is designed as an optical energy in electrical energy converting solar cell. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiewandler (5) mit einem Speicherkondensator (13) verbunden ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the energy converter ( 5 ) is connected to a storage capacitor ( 13 ). 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (8) als Impulssender ausgebildet ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the transmitter ( 8 ) is designed as a pulse transmitter. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sensor (6) und dem Sender (8) ein das Meßsignal frequenzmodu­ lierender Modulator (7) angeordnet ist.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that between the sensor ( 6 ) and the transmitter ( 8 ) is arranged a measuring signal frequency modulating modulator ( 7 ). 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (6) als piezoresistiver Geber ausgebildet ist. 9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the sensor ( 6 ) is designed as a piezoresistive encoder. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Senders (8) eine das Glasfaserkabel (5) speisende Sende­ diode angeordnet ist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the region of the transmitter ( 8 ) is arranged a fiber optic cable ( 5 ) feeding transmitting diode.
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