CN220323351U - 一种热膜式通风柜面风速传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热膜式通风柜面风速传感器，涉及面风速传感器技术领域，包括通风柜进风口，所述通风柜进风口的内部设置有第一Pt热膜、第二Pt热膜、第三Pt热膜和发热膜，所述第一Pt热膜位于通风柜进风口的进风处，所述第二Pt热膜、第三Pt热膜和发热膜设置在通风柜进风口远离第一Pt热膜的一端，所述发热膜位于第二Pt热膜和第三Pt热膜之间，所述第一Pt热膜、第二Pt热膜、第三Pt热膜的阻值变化与温度成正比。本实用新型风速测量的理论基础是基于热线热膜风速仪的无限长圆柱的热损失方程，能够实现低风速的测量，大大缩小了尺寸结构，使传感器便于安装在测量设备上。

Description

一种热膜式通风柜面风速传感器

技术领域

本实用新型涉及面风速传感器技术领域，尤其涉及一种热膜式通风柜面风速传感器。

背景技术

柜式排风罩俗称通风柜，与密闭罩相似。小零件喷漆柜、化学试验室通风柜是柜式排风罩的典型结构。大型室式通风柜，一侧面完全敞开，操作人员在柜内工作，主要用于大件喷漆、粉料装袋等。通风柜的工作口对柜内的气流分布影响很大，气流分布又直接影响柜式排风罩的工作效果。

在计算通风柜排风量公式中，需要精准测量通风柜的面风速，目前广泛应用的面风速传感器主要有机械式、超声波式和热线式三种，其中机械式风速计在低风速和高风速时测量精度低，而且响应速度慢，超声波式结构较大，安装使用不便利，热线式的热线探头比较长整体占据空间比较大，因此具有待改进的空间。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种热膜式通风柜面风速传感器。其优点在于风速测量的理论基础是基于热线热膜风速仪的无限长圆柱的热损失方程，能够实现低风速的测量，大大缩小了尺寸结构，使传感器便于安装在测量设备上。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种热膜式通风柜面风速传感器，包括通风柜进风口，所述通风柜进风口的内部设置有第一Pt热膜、第二Pt热膜、第三Pt热膜和发热膜，所述第一Pt热膜位于通风柜进风口的进风处，所述第二Pt热膜、第三Pt热膜和发热膜设置在通风柜进风口远离第一Pt热膜的一端，所述发热膜位于第二Pt热膜和第三Pt热膜之间，所述第一Pt热膜、第二Pt热膜、第三Pt热膜的阻值变化与温度成正比。

本实用新型进一步设置为，所述第一Pt热膜、第二Pt热膜和第三Pt热膜与通风柜进风口之间设置隔热基。隔热基的设置，可起到良好的隔热效果，可降低Pt热膜与通风柜进风口之间的热交换。

本实用新型进一步设置为，所述隔热基由硅材料制成。硅材料制成的隔热基具有更好的隔热性能，大大降低了热交换。

本实用新型进一步设置为，所述发热膜为加热电阻。加热电阻的设置，当发热膜通电后即可进行发热，提高了发热的便捷性。

本实用新型进一步设置为，所述第一Pt热膜、第二Pt热膜和第三Pt热膜均为测温电阻，所述第二Pt热膜和第三Pt热膜关于发热膜对称设置。

本实用新型进一步设置为，所述发热膜通过导线连接有恒定功率电源。恒定功率电源的设置，可使得发热膜能够持续恒温发热，提高了检测结果的准确性。

本实用新型的有益效果为：该热膜式通风柜面风速传感器，通过设置有第一Pt热膜、第二Pt热膜、第三Pt热膜和发热膜，当流体流过发热的Pt热膜时，就会将一部分热量带走，在通风柜进风口处放置检测第一Pt热膜，检测进风口温度常数，下游设置第二Pt热膜和第三Pt热膜，通过检测发热膜两侧第二Pt热膜和第三Pt热膜的温度变化不同，可以利用公式推导出对应的流体速度，风速测量的理论基础是基于热线热膜风速仪的无限长圆柱的热损失方程，能够实现低风速的测量，大大缩小了尺寸结构，使传感器便于安装在测量设备上。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种热膜式通风柜面风速传感器的整体组成结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种热膜式通风柜面风速传感器的测量电桥电路结构示意图；

图3为本实用新型提出的一种热膜式通风柜面风速传感器的差分比例放大电路结构示意图。

图中：1、第一Pt热膜；2、通风柜进风口；3、第二Pt热膜；4、发热膜；5、第三Pt热膜。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

参照图1，一种热膜式通风柜面风速传感器，包括通风柜进风口2，通风柜进风口2的内部设置有第一Pt热膜1、第二Pt热膜3、第三Pt热膜5和发热膜4，第一Pt热膜1位于通风柜进风口2的进风处，第二Pt热膜3、第三Pt热膜5和发热膜4设置在通风柜进风口2远离第一Pt热膜1的一端，发热膜4位于第二Pt热膜3和第三Pt热膜5之间，第一Pt热膜1、第二Pt热膜3、第三Pt热膜5的阻值变化与温度成正比。

在本实施例中，第一Pt热膜1、第二Pt热膜3和第三Pt热膜5与通风柜进风口2之间设置隔热基，通过隔热基能够起到良好的隔热效果，可降低Pt热膜与通风柜进风口之间的热交换；隔热基由硅材料制成，硅材料制成的隔热基具有更好的隔热性能，大大降低了热交换。

发热膜4为加热电阻，当发热膜4通电后即可进行发热，提高了发热的便捷性；第一Pt热膜1、第二Pt热膜3和第三Pt热膜5均为测温电阻，第二Pt热膜3和第三Pt热膜5关于发热膜4对称设置；发热膜4通过导线连接有恒定功率电源，通过恒定功率电源能够使得发热膜4能够持续恒温发热，提高了检测结果的准确性。

参照图2，通电电流经过膜片产生的热量为Q＝I² R，令第一Pt热膜电阻为R0,第二Pt热膜电阻为R1,第三Pt热膜电阻为R2。R1测量上游气流温度，R2测量下游气流温度，当无气流时，R1＝R2，桥路输出为0；当有正向气流时R1<R2，桥路输出正信号；有反向气流时，R1>R2,桥路输出负信号。

参照图3，恒温控制是通过控制流经热膜电阻的电流大小，使热膜电阻温度Ts与冷却热膜电阻的流体温度To之差为定值，一般情况下应控制Ts—To＝100℃；当加有电流I的热膜电阻置于恒速流动或静止的空气中时，温度Ts,Rh保持不变，当空气流量变化时，热膜电阻的散热量发生变化，导致温度发生改变，电阻也相应变化，这种改变立即导致电桥偏离平衡，从而输出不平衡信号。这个信号经放大后反馈到电桥中，以抑制热膜电阻的温度改变，补偿热膜电阻的变化，从而使电桥恢复平衡。当空气流量增加时热膜电阻变冷，热膜电阻Rh降低，2点的电位随之升高，E2>E1，伺服放大器U1输入端的差模电压增加，从而控制电路的输出电压E增加，即电桥电压增加，通过热膜电阻的电流增大，热膜电阻被重新加热，Rh变大，当R1*R2＝R3*R4重新满足时，E1＝E2，电桥恢复平衡。这一过程是瞬时发生的，所以空气流量的增加就好像是电桥输出E1的增加，而空气流量的降低也等于是电桥输出电压的降低。

工作原理：当流体流过发热的Pt热膜时，就会将一部分热量带走，在通风柜进风口2处放置检测第一Pt热膜1，检测进风口温度常数，下游设置第二Pt热膜3和第三Pt热膜5，通过检测发热膜4两侧第二Pt热膜3和第三Pt热膜5的温度变化不同，可以利用公式推导出对应的流体速度。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种热膜式通风柜面风速传感器，包括通风柜进风口(2)，其特征在于，所述通风柜进风口(2)的内部设置有第一Pt热膜(1)、第二Pt热膜(3)、第三Pt热膜(5)和发热膜(4)，所述第一Pt热膜(1)位于通风柜进风口(2)的进风处，所述第二Pt热膜(3)、第三Pt热膜(5)和发热膜(4)设置在通风柜进风口(2)远离第一Pt热膜(1)的一端，所述发热膜(4)位于第二Pt热膜(3)和第三Pt热膜(5)之间，所述第一Pt热膜(1)、第二Pt热膜(3)、第三Pt热膜(5)的阻值变化与温度成正比。

2.根据权利要求1所述的一种热膜式通风柜面风速传感器，其特征在于，所述第一Pt热膜(1)、第二Pt热膜(3)和第三Pt热膜(5)与通风柜进风口(2)之间设置隔热基。

3.根据权利要求2所述的一种热膜式通风柜面风速传感器，其特征在于，所述隔热基由硅材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种热膜式通风柜面风速传感器，其特征在于，所述发热膜(4)为加热电阻。

5.根据权利要求4所述的一种热膜式通风柜面风速传感器，其特征在于，所述第一Pt热膜(1)、第二Pt热膜(3)和第三Pt热膜(5)均为测温电阻，所述第二Pt热膜(3)和第三Pt热膜(5)关于发热膜(4)对称设置。

6.根据权利要求5所述的一种热膜式通风柜面风速传感器，其特征在于，所述发热膜(4)通过导线连接有恒定功率电源。