DE1673377C - Auswertegerät fur Hitzdrahtanemo meter - Google Patents

Description

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine

Die Erfindung betrifft ein Auswertegerät für Hitz- 50 elektronische Dividierstufe gelöst, in der der Quotient drahtanemometer, das eine direkte Anzeige des pro- aus dem Effektivwert u'_eff des Spannungsanteils «' zentualen Turbulenzgrades von Strömungen ge- und dem Spannungsanteil ΰ gebildet wird. Dabei stattet. kann die elektronische Dividierstufe nach dem be-

Bekannte Hitzdrahtanemometer wandeln die an kannten Pulshöhen-Pulsbreiten-Modulationsprinzip *er Sonde herrschende Gasgeschwindigkeit in ein 55 arbeiten. Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht •naloges elektrisches Signal am Ausgang des Gerätes darin, daß für das Arbeiten mit zwei Hitzdrahtanemo-Wn. Hierbei entspricht der mittleren Strömungs- metern für ein Gerät zwei umschaltbare Eingänge geschwindigkeit eine Ausgangsgleichspannung« und vorgesehen werden. Jedes der beiden Anemometer den Geschwindigkeitsschwankungen eine Ausgangs- liefert dabei einen Spannungsanteil u und «' (zur wechselspannung u'. 60 Unterscheidung wird der Index 1 und 2 verwendet).

In der Strömungstechnik wird der Ausdruck: So kann wahlweise der Turbulenzgrad angezeigt

werden, der sich aus den Signalspannungen von zwei

- JfJLi — ^{RM S}i^u>) _T inn r°/1 räumlich getrennt aufgestellten Hitzdrahtsonden er-

_Ί ' - - ~ ^l/o1 gibt. Dadurch, daß in dem Gerät die Möglichkeit

65 vorgesehen ist, M₁' -f u₂', U₁' — u₂' und M₁ + u, zu

der Tihbulenzgrad genannt und in Prozent angege- bilden, kann aber auch bei Verwendung von A"-Drahtben. I;, > Kenntnis dieses Wertes ist von vielfacher sonden der Turbulenzgrad für die Vektorkomponen^r*-^J-■ ;; ten der Strömungsgeschwindigkeit in der durch die

n ^ _{u u}j ausg

Zeigerinstrument direkt ablesbar. Zur Unterdrückung Spannungen M₁ + u-, -^ '_ej_nem~ Eingang nach

von Störungen und zur Durchführung von Frequenz- Wie bei dem ^era ,. u_erej_ts Jm Eingang eine

analysen sind umschaltbare Filter vorgesehen. 5 Abb. 1 erfolgt aucn nici _{derS5 ale in} c.lekh-

Die Erfindung soll nun an Hand der in den A bb.l Zerlegung des big^nal» ° :, _{die der} Grundstn,

und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele und Wechselspannungbdi. ^ _Geschwindi_gkei·

näher beschrieben werden. — Abb. 1 zeigt die Aus- mungsgeschwindigKeu u Wechselspannung

führung d~s Gerätes mit nur einem Eingang zur Aus- Schwankungen .^e™^sP^ pineangsteiler 1 bzw. 2 mil

wertung der Spannungsanteile u und u', die von nur io signal gelangt übe r ^αι£ & _d ⁵ _dje Vorverstärker 3

einem Hitzdrahtanemometer geliefert werden. Der kalibrierter Abscnwacnung ^ Differenzbildung 5.

Spannungsteil u' wird entsprechend seiner Amplitude bzw. 4 auf die i»u Differenzspannung kön-

im Eingangsteiler 1 kalibriert abgeschwächt und da- Außer der Summen- _annungen getrennt

nach in den Verstärkern 3 und 8 verstärkt. Aus die- nen 5 auch die beiden niiig β ^ _{mU dem Sch}.,,

ser Spannung wird mit dem Thermokreuz TH und 15 wahlweise entnommen wc · _{über Hoch}_ _U!l,

djr Linearisierung9 für die Thermokreuzspannung terS angewählte spannung, _B .^_{1n umsc}haltbarv·,·

eine dem Effektivwert des Spannungianteils u ent- Tiefpaßhlter 6 und / κ _Eifektivwertbildner -

sprechende proportionale Ausgangsspannung «',„ Grenzfrequenzen) auf πι _{starker 8i dc},..

erzeugt. Die Eingangsspannung wirdin dem Mittel- bestehend aus dem _Line°_risierungsstufe 9.

wertverstärker 10 gemittelt, wodurch u erhalten wird, ao Thermokreuz ι η ^UI1U ~ _pntsteht die dem EfTes.

In einer elektronischen Dividierstufe 11 wird dann daß eine Ausgangsspannung ew ,

der Quotient aus dem Effektivwert u'_f/,_des Span- tivwert der Eingangswechselspannung ρ μ

nungsanteils u' und dem Spannungsanteil u gebildet. ist. Ancführune nach Abb. 1 hu-

Die Ausgangsspannung der Dividierstufe kann an ^Ol'^a^l£ncn Fiher 6 und 7 ermöglici, :>

der Buchse Tu abgenommen oder auch wie die bei- *₅ zusätzlich vorgesehen ^¹' _{oder die DuR}

den Teilspannungen wahlweise auf dem Zeiger- die; Unterdrückung; von^J h _{e nach} Stellung .i.-

instrument 12 angezeigt werden. Diese Spannung ent- fuhrung von ^^^'T^pang von Stufe 9 ^₁-

spricht dem Turbulenzgrad der Strömung uiid wird Schalters 5 wird also am Ausg s, . _{{ u}> _o& ,.

direkt in Prozenten auf dem geeichten Zeigerinstru- EfTektivwert der Spannung ^, ^.^^j, .,_.

ment angezeigt. 3° «, - «_s ^^{nai te}"· ^υ _ς „ _die der Grundst.r,

Das Hauptkennzeichen des erfindungsgemäßen gefuhrt wird. Die Spannung, _{jrd aus der b}„

ä di lkih Diiditf die den ^m™^^chwmd^ll^S

Das p gg _{jrd aus der}

Gerätes, die elektronische Dividierstufe, die den ^m™^^chwmd^l_nl^Sner 10 erhalten,

u'_en_ ₃₅ bzw £ Summe der beiden Eingänge aufgeschaut

bildet, arbeitet nach denT an sich bekannten Puls- "^r Schalter^ist ^onstruicrt^aß^, ^_; höhen-Pulsbreiten-Modulationsprinzip. (Literatur: m.t U₁, u mit u und «, ^ ^_{ng von u} ' - „.' Giloi und Lauber: Analogrechnen.) wertung kommen. Bei der ^Auswe _Miu j_{wertbildner !0}

In Abb. 2 ist ein Blockschaltbild als Ausführung«- 40 ^wri _h£^fS_rXu"sÄii v«? W ^{wird der Dividicr}beispiel für ein Turbulenzgrad-Meßgerät mit zwe, f^^^^^T^ gemittelte Ausgangsspa,-Eingängen I und II dargestellt. stufe 11 ™8«uhrt, derϊπ g _{tuaIen Turbu}

Da eine normale Hitzdrahtsonde eine radialsymme- nung dann proportional dem _P irische Empfindlichkeit hat, kann mit dieser Sonde lenzgrad ^u «t. _{Snannuneen sowie} der Turbu-

die Richtung der Strömung nicht bestimmt werden. 45 Die verschiedenen Spannungen Nur bei einer Schräganströmung des Drahtes hat die lenzgrad Tu können auf dem emgeo _B

Hitzdrahtsonde eine Richtungscharakteristik. Soll instrument 12 angezeig und |'™^ ^ _Gerat der Geschwindigkeitsvektor einer zweidimensionalen ^^^l^T^ Q^XtI entnonv Strömung ermittelt werden, müssen Doppeldrahtson- an den Buchsen aut oer uerai _F den (AT-Drahtsonden) verwendet werden, bei denen 50 men werden. diese Richtungsabhängigkeit ausgenutzt wird. Bei Mit Hilfe des ^^

der Messung mit *-Sonden wird jeder Draht an ein messers ist es möglich, den getrenntes Hitzdrahtanemometer ingeschlossen, und grad gleichzeitig m.t ^ Is wird die Summe und die Differenz der Anemo- Funktion _zu ^

meter-Ausgangsspannungen gebildet. 55 5>o ist es z. a. mogiiu _{rhreiber den Tur}.

Um daTin A b b. 2 dargestellte Auswertegerät für nischen Messung auf e,nemJ-y-Sd^r^ Iw Hitzdrahtanemometermessungen mit Einfach- und bulenzgrad als Funktion einer anderen Meugroue Doppeldrahtsonden verwenden zu können, verfügt es darzustellen. ,i^andmessers bestehen

über zwei identische Eingänge I und II und eine D«e Vorteile des Turbule^^z|^r^^meJ^ersJj~

Verstärkerstufe 5 für die Summen- und Dirferenz- 60 in der Gleichzeiügkeit der Mfßw«terfassung, Aus bildung der Anemometer-Spannungen. Je nach Stel- wertung und Anzeige oder Reg^^e™^Jg ^e^^IlJ !ung des Schalters 5 werden entweder die Spannungs- s.ch eine Verminderung des ^^S^ anteile«, und «,' des an Eingang 1 oder die Span- Vermeidung von Rechen- und Bed.enungsfenlern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Er beeinflußt ζ. Β. Patentansprüche: a) den Umschlag von laminarer in turbulente Strö-

1. Auswertegerät für Hitzdrahtanemometer mung bei Modellversuchen im Windkanal

zur Bestimmung des prozentualen Turbulenz- 5 b) den Stoff austausch (Ausbreitung von Duftstoffen,

grades von Strömungen, bei dem das Ausgangs- Vermischung),

signal des Hitzdrahtanemometers zerlegt wird in ^c) ^den Wärmeübergang,

den der Geschwindigkeit der ungestörten Grund- ^d) den Strömungswiderstand, usw. strömung entsprechenden Spannungsanteil « und

den den Geschwindigkeitsschwankungen ent- io Bisher war es nur möglich, den Gleichspannungssprechenden Spannungsanteil«', dadurch ge- anteil und den Effektivwert der Schwankungen des kennzeichnet, daß eine elektronische Divi- Ausgangssignals mit zwei getrennten Meßgeräten zu dierstufe (11) vorgesehen ist, in der der Quotient messen; die Ergebnisse mußten dann von zwei Anaus dem Effektivwert u_e„ des Spannungsanteils «' zeigeinstrumenten abgelesen oder konnten einzeln und dem Spannungsanteil « gebildet wird. 15 registriert werden.

2. Auswertegerät nach Anspruch 1, dadurch Aus diesen beiden Meßgrößen konnte dann, z. B. gekennzeichnet, daß die elektronische Dividier- mit Hilfe von Rechenschiebern, der Turbulenzgrad stufe (11) nach dem Pulshöhen-Pulsbreiten-Mo- punktweise errechnet werden.

dulationsprinzip arbeitet. Der Nachteil dieser Meßmethode besteht darin

3. Auswertegerät nach den Ansprüchen 1 ao daß der Wert des Turbulenzgrades nicht gleichzeit«;- und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswer- und nicht als stetige Funktion mit anderen MeB tung der von zwei Hitzdrahtanemometern stam- größen der Strömung angezeigt und registriert wei menden Spannungsanteile U₁' und «./ zwei um- den kann und seine Ermittlung erheblichen zusät? schaltbare Eingänge (I und II) mit kalibrierten liehen Arbeitsaufwand erfordert. Abschwächern (1 und 2) und Wechselspannungs- as Dies fällt vor allem dann ins Gewicht, wenn mii verstärkern (3 und 4) vorgesehen sind und daß zwei Sonden gearbeitet wird, sei es, daß an zwei Stel ein Verstärker (5) vorgesehen ist, an dem durch len gemessen werden muß oder daß sogenannt; einen Schalter (S) entweder U₁' oder u.,' oder A'-Drahtsonden verwendet werden. Bei den AVDraht «/ + u,' oder «,' — u₂' zur weiteren Signalver- sonden werden zwei Sondendrähte elektrisch isolien arbeitung abgegriffen wird und daß durch den 30 kreuzweise angeordnet. Von jedem der beiden Drähte Schalter (S) gleichzeitig die entsprechende Ein- werden Signalspannungen geliefert, die sich aus der gangsspannung bzw. die Summe der beiden Ein- Gasströmung am Ort der Sonde ergeben. Aus der gangsspannungen dem Mittelwertverstärker (10) Summe und der Differenz dieser Spannungen läßt zugeführt wird. sich Betrag und Richtung der Gasströmung in der

4. Auswertegerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, 35 durch die beiden Sondendrähte definierten Ebene dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ver- bestimmen.

stärker (5) und dem Leistungsverstärker (8) um- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zuschaltbare Hoch- und Tiefpaßfilter (6, 7) vor- satzgerät für Hitzdrahtanemometer zu schaffen, das gesehen sind. eine Vereinfachung der Auswertung des Ausgangs-

5. Auswertegerät nach den Ansprüchen 1 bis 4, 40 signals durch die direkte Anzeige des prozentualen dadurch gekennzeichnet, daß der prozentuale Turbulenzgrades von Strömungen gestattet. Insbeson-Turbulenzgrad mittels eines Zeigerinstrumentes dere soll es das erfindungsgemäße Gerät auch ermög-(12) direkt ablesbar ist. liehen, durch einfache Umschaltung die Meßwerte

zweier getrennter Hitzdrahtsonden anzuzeigen. Bei 45 Verwendung von AT-Drahtsonden soll die Auswertung

der Summe und der Differenz der von den beiden

Sondendrähten gelieferten Signalspannungen möglich sein.