DD245055A1 - Thermisches anemometer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung dient der Ermittlung der Geschwindigkeit beliebiger Gase, mit Ausnahme explosiver Gase. Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Messung von Gasgeschwindigkeiten gestattet und bei der als Ausgangssignal ein frequenzanaloges Signal vorliegt. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass der fuer die Messung der Gasgeschwindigkeit eingesetzte Sensor von Impulsen beheizt wird. Die Frequenz dieser Impulse ist ein Mass fuer die zu messende Gasgeschwindigkeit. Bei der Einspeisung der Impulse zum Sensor wird ein galvanisches Trennglied eingesetzt, das zusaetzlich die Funktion des Schutzes des Sensors vor thermischer Ueberlastung ausuebt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein thermisches Anemometer, welches zur Gasgeschwindigkeitsmessung, ausgenommen explosive Gase, eingesetzt werden kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Thermoanemometer bekannt, deren Sensoren durch eine geregelte Heizung auf konstanter Temperatur gehalten werden, wobei die Wärmeabgabe dieser Sensoren ein Maß für die zu messende Gasgeschwindigkeit ist.

Als Sensoren sind z. B. elektrische Widerstandsdrähte, Thermistoren und Thermoelemente bekannt.

Naheliegende Lösungsmöglichkeiten sind in der Patentanmeldung DE OS Nr.2145460 beschrieben.

Als Mangel der bekannten Verfahren wird angesehen, daß sie entweder kein digitales oder zumindest frequenzanaloges Meßsignal besitzen oder eine geringere Ansprechempfindlichkeit besitzen,wie z.B. das Oszillationsanemometer gemäß · DE OS 2326311.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein thermisches Anemometer, welches eine einfache Erfassung und Verarbeitung des Signales durch einen, möglicherweise im Gerät selbst eingebauten Mikrorechner erlaubt, eine Kennlinie mit geringerer Krümmung und eine Begrenzung der maximalen Heizleistung besitzt.

Wesen der Erfindung -^"

Aufgabe der Erfindung ist der Aufbau eines thermischen Anemometers, das bei Beibehaltung bekannter Vorteile der Konstanttemperaturverfahren, insbesondere schnelle Ansprechempfindlichkeit, ein frequenzanaloges Ausgangssignal liefert und den Sensor vor thermischer Überlastung schützt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem ein heizbarer Sensor mit einem Gleichspannungsverstärker verbunden ist. Dieser wiederum ist mit einem Spannungsfrequenz-Umsetzer verbunden, an den sich eine Impulsformerstufe anschließt. Ein galvanisches Trennglied, daß sich zwischen dem Sensor und der Impulsformerstufe befindet, schließt den Kreis. Die einzelnen Elemente dieses Regelkreises erfüllen ihre Funktion hierbei auf folgende Weise: Der Sensor wird durch elektrische Impulse beheizt, die als Impulse konstanter Spannung U; und konstanter Länge t; erzeugt werden und deren Wechseispannungsanteil transformatorisch oder über Kondensatoren zum Zwecke der Erwärmung auf den Sensor übertragen werden, wobei die Frequenz dieser Impulse sich derartig einstellt, daß die Temperatur des Sensors oder die Temperaturdifferenz zwischen Heizdraht und dem zu messenden Medium konstant bleibt und die Frequenz dieser Impulse als Maß für die zu ermittelnde Gasgeschwindigkeit dienen kann.

Durch die Verwendung von Kondensatoren oder eines Transformators wird die Möglichkeit einer Trennung der gleichspannungsfreien Heizung von einem zurTemepraturmessung am Sensor verwendeten Gleichspannungssignal geschaffen, eine Verringerung der Kennliniekrümmung im Meßbereich erzielt und die maximale Leistungsübertragung mit der

Zielstellung des Fühlerschutzes bei einer Frequenzf = begrenzt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Der heizbare Sensor besteht aus einem Hitzdraht 9 und zwei Thermoelementen 10. Die Thermoelemente 10 sind so angebracht, daß eines die Hitzdrahttemperatur und das andere die Gastemperatur ermittelt. Beide Thermospannungen sowie eine einstellbare Vergleichsspannung Ui_10nSt. 6 sind in Reihe geschaltet. Die resultierende Spannung liegt am Eingang eines driftfreien Gleichspannungsverstärkers 2. Die Ausgangsspannung des Gleichspannungsverstärkers 2 wird im Spannungs-Frequenz-Umsetzer 3 in Impulse gewandelt.

Die Impulse, die vom Spannungs-Frequenz-Umsetzer 3 abgegeben werden, werden einer monostabilen Kippstufe 11 und nachfolgend einem Impulsverstärker mit geregelter Eingangsspannung 12 zugeführt. Am Ausgang der Impulsformerstufe 4 stehen Impulse konstanter Amplitude und konstanter Länge bereit. Diese Impulse dienen einerseits der Beheizung des

Hitzdrahtes 9 und zum andern werden sie einem Mikrorechner 7 zur Meßwertbildung zugeführt. Die Übertragung der Impulse von der Impulsformerstufe 4 zum Hitzdraht 9 erfolgt über ein galvanisches Trennglied 5, im Ausführungsbeispiel ein Impulstransformator.

Die beschriebene Anordnung bildet einen Regelkreis mit dem Sensor 1 als Regelstrecke. Konstant gehalten wird die Thermospannung des Sensors. Diese ist ein Maß für die Temperaturdifferenz zwischen Hitzdrahttemperatur und Gastemperatur. Störgröße ist die Abkühlung des Hitzdrahtes durch die zu messende Gasströmung 8. Je nach Stärke der Abkühlung ist zur Nachheizung eine unterschiedliche Heizfrequenz erforderlich. Die vom Mikrorechner 7 gemessene Heizfrequenz wird mittels eingespeicherter Kennliniendaten in einen Geschwindigkeitswert Umgerechnet. Der Rechner übernimmt außerdem die Steuerung des Meßablaufes, und er kann zusätzlich die Meßwertklassierung einer vorgegebenen Anzahl von Einzelmessungen sowie die Steuerung der Meßwertausgabe übernehmen.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch:

   Thermisches Anemometer nach dem Konstanttemperatur- bzw. Konstanttemperaturdifferenzprinzip mit einem heizbaren Sensor, einer Vergleichsspannung U_konst als Vergleichsnormal, einem Gleichspannungsverstärker, einem Spannungs-Frequenz-Umsetzer, einer Impulsformerstufe und einem galvanischen Trennglied, gekennzeichnet dadurch, daß der heizbare Sensor (1) über ein galvanisches Trennglied (5), das zugleich ein Überhitzungsschutz für den Sensor (1) ist, derart an die Impulsformerstufe (4) mit amplituden- und impulsdauerstabilisierten Ausgangssignalen angeschlossen ist, daß die jeweilige Impulsfrequenz zur Heizung des Sensors (1) auf eine konstante Temperatur oder Temperaturdifferenz gleichzeitig ein Maß für die Gasgeschwindigkeit ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung