Как работает датчик плотности топлива? (денситометр, каденсикон)

Я не знаю, какой именно тип они используют в A320 (откуда цитата в вопросе). @mins нашел сообщение на форуме о каденсиконе Airbus A300-600 :

Каденсикон измеряет диэлектрическую проницаемость и плотность топлива.

К сожалению, этот источник не описывает, как измеряется плотность.

Однако я нашел денситометр, который используется для измерения плотности авиационного топлива. Он измеряет изменение резонансной частоты пружины, приводимой в действие пьезоэлементом. Это изменение частоты зависит от плотности жидкости, что позволяет рассчитать плотность по измеренной частоте и известным калибровочным коэффициентам:

Денситометр использует собственную частоту крутильного режима для определения плотности в режиме реального времени, обеспечивая точное и надежное определение плотности топлива в диапазонах температур, обычно встречающихся в топливных баках самолетов. Он предназначен для работы на всех видах авиационного топлива, встречающихся в мире.

Один конец пружины приводится в резонанс с крутящим моментом с помощью колеблющегося электрического сигнала пьезоэлектрического кристалла, другой конец пружины может свободно вибрировать на своей собственной частоте. Этот конец «соединен» с жидкой средой, и изменения собственной частоты в зависимости от плотности жидкости измеряются на втором пьезоэлектрическом кристалле привода.

Первичный выход представляет собой напряжение переменного тока, частота которого зависит от плотности. Плотность рассчитывается по выходной частоте по уравнению:$\rho = a + b / \text{frequency}^2$, где a и b — константы, определяемые при калибровке. Стандартный метод получения частоты в системе на основе микропроцессора заключается в использовании микросхемы таймера/счетчика с двухсекундным временем срабатывания, обеспечивающим высокое разрешение.

^{( AMETEK Aerospace - Плотномер жидкости )}

Подробнее см. в патенте US4275585A .

Короткий ответ

Два каденсикона, используемые на А320, поплавкового типа, плотность определяется путем измерения силы Архимеда (плавучести). Поплавок поддерживается пружинами, и измеряется усилие на пружинах.

• Сила «равна весу жидкости, которую вытесняет поплавок».

• Этот вес зависит от разных элементов: объема, гравитационного поля и плотности.

Объем постоянный, гравитационное поле предполагается постоянным, остается только зависимость от плотности.

Подробности

Каденсикон , или емкостной конденсатор плотности, представляет собой денситометр с мерой диэлектрической проницаемости топлива (диэлектрической проницаемости) для калибровки емкостных датчиков.

На А320 есть каденсикон на каждый бак (2 или 3 если есть центральный бак), все поплавкового типа. Вид на каденсикон A320:

^{Каденсикон A320. Слева: сайт Boeing , справа: документация Airbus A320}

Из руководства по техническому обучению Airbus по топливной системе A320:

В каждом каденсиконе находится 2 датчика, покрытых топливом. Постоянный конденсатор, покрытый топливом, является основным источником диэлектрической проницаемости топлива в каждом баке, а поплавковый денситометр измеряет плотность топлива. Оба параметра используются для расчета количества топлива. Поскольку плотность используемого сорта топлива изменяется в зависимости от температуры, топливный термистор учитывает колебания температуры.

Частично погруженный зонд можно рассматривать как сумму двух переменных конденсаторов с разными диэлектриками (воздух и топливо), общая емкость которых зависит от уровня топлива. Каждый бак оснащен датчиком, оснащенным компенсатором индекса емкости, который измеряет диэлектрическую проницаемость топлива на дне бака.

^{Датчики уровня топлива A320 из документации Airbus A320.}

Расположение датчиков выбрано таким образом, чтобы по крайней мере один датчик снижал уровень топлива в любом положении самолета.

FQI имеет два канала, один из которых работает для вычисления массы, а другой — для мониторинга первого. Масса вычисляется по уровням, обнаруженным емкостными зондами, и:

• Разрешение от каденсикон
• Диэлектрическая проницаемость от компенсаторов индекса емкости
• Плотность от каденсикон
• Температура топлива
• Углы тангажа и крена.

При переводе уровней в объем учитывается ориентация, определенная с помощью зондов, и таблица в памяти компьютера, содержащая геометрию резервуаров.