DE849924C

DE849924C - Apparatus for hot wire measurements

Info

Publication number: DE849924C
Application number: DE1949P0000172
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Paeschke
Original assignee: KARL DIETRICH PAESCHKE; MARGARETE PAESCHKE
Current assignee: KARL DIETRICH PAESCHKE; MARGARETE PAESCHKE
Priority date: 1949-01-01
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1952-09-18

Description

Apparatur für Hitzdrahtmessungen Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung für Hitzdrahtmessungen strömender, insbesondere gasförmiger Medien, z. B. Luft, Heizgase, Abdämpfe u. dgl.Apparatus for hot wire measurements The invention is a Device for hot wire measurements of flowing, especially gaseous media, z. B. air, heating gases, exhaust fumes and the like.

I)urch die Erfindung soll eine Einrichtung geschaffen werden, die es ermöglicht, Strömungsgeschwindigkeiten, aber auch Temperaturen, die dabei auftreten, zu messen. I) The invention is intended to provide a device which it enables flow velocities, but also temperatures that occur to eat.

Zu diesem Zweck findet erfindungsgemäß eine Hitzdrahtsonde in Verbindung mit einer rückenschaltung Verwendung. According to the invention, a hot wire probe is used for this purpose with a back circuit use.

Zum Unterschied von den bisher bekannten Hitzdrahtapparaturen, 1. Hitzdrahtstrommesser, 2. Hitzdrahtwattmeter, 3. Hitzdrahtluftthermometer, bei denen auch Wheatstonesche Brücken oder (vgl.2) Doppelbrücken nach dein l'olometerprinzip verwendet werden oder aber (vgl. 3) ein im luftdicht abgeschlossenen Gefäß angeordneter Heizdraht in Frage kommt, der durch Lufterwärmung einen Flüssigkeitsfaden in einer Glaskapillare verschiebt, soll die erfindungsgemäße Apparatur zur Messung der Geschwindigkeiten von strömenden Medien mit wechselnden Temperaturen dienen. In contrast to the previously known hot wire apparatus, 1. Hot wire ammeter, 2. Hot wire wattmeter, 3. Hot wire air thermometer, where also Wheatstone bridges or (see 2) double bridges based on the l'olometer principle can be used or (see FIG. 3) an arranged in the airtight vessel Heating wire comes into question, the air heating a liquid thread in a Moves glass capillary, the apparatus according to the invention for measuring the velocities of flowing media with changing temperatures.

Das erfindungsgemäße Gerät ist so ausgeführt, daß es eine Zwischendrahtsonde mit Hitzdrähten v erschiedelletl L)urchmessers. aber von gleichem Temperaturkoeffizienten in einer Brückenschaltung enthält. Es ermöglicht außer der Geschwindigkeitsmessung auch eine Temperaturmessung solcher strömenden Medien nach entsprechender Umschaltung. The device according to the invention is designed so that it is an intermediate wire probe with hot wires of different diameters. but of the same temperature coefficient contains in a bridge circuit. It also enables speed measurement also a temperature measurement of such flowing media after a corresponding switchover.

Der Erfindungsgegenstand, aus einer Kombination von Hitzdrahtsonde und einer Brückenschaltung bestehend, wird so ausgebildet, daß eine direkte Åblesung der Geschwindigkeit untt der jet weiligen Temperatur der vorbeiströmenden L,uft, Heizgase oder Abdämpfe mit Hilfe von Eichkurven möglich ist. Die Erfindung ist beispielsweise in der Zeichnung veranscihaulic'ht: In der Zeichnung sind der Übersichtlichkeit halber die für alle drei Schaltungen, Geschwindigkei* messung (Schaltstellung U), Temperaturmessutg (Schaltstellung T) und Nullabgleichung (Schaltstellung 0), gemeinsamen Leitungen ausgeiogen, die für Schaltung U zusätzlichen strichpunktiert, die für Schaltung T punktiert und die Zusatzleitungen für die Nulleinstellung gestrichelt dargestellt. The subject of the invention, from a combination of hot wire probe and a bridge circuit is formed so that a direct Reading of the speed below the current temperature of the passing Air, air, heating gases or exhaust vapors are possible with the help of calibration curves. The invention is for example veranscihaulic'ht in the drawing: In the drawing are the For the sake of clarity, the speed measurement for all three circuits (Switch position U), temperature measurement (switch position T) and zero adjustment (switch position 0), common lines selected, the additional dash-dotted lines for circuit U, those for circuit T are dotted and the additional lines for the zero setting are dashed shown.

Die Sonde mit den Widerständen r und r1 aus Platin-Iridium-Draht bildet den oberen Teil dieser Meßbrücke, während Rl und R2 bekannte Festwiderstände darstellen (vgl. Ab!D. I). Gemessen wird nach der Nullmethode, d. h. die Brucke ist abgeglichen, wenn die Punkte I und II gleiches Potential haben; denn nur dann gilt die Beziehung r: r1 = R,: R2. The probe with the resistors r and r1 made of platinum-iridium wire forms the upper part of this measuring bridge, while R1 and R2 are known fixed resistors represent (cf. Ab! D. I). The zero method is used for measurement. H. the bridge is balanced when points I and II have the same potential; because only then the relationship r: r1 = R ,: R2 applies.

Für die Messungen selbst werden drei verschiedene Schaltungen unterschieden, die in: der Reihenfolge Null-, Temperatur- und Geschwindigkeitsschaltung erläutert werden sollen. A distinction is made between three different circuits for the measurements themselves, which are explained in: the order of zero, temperature and speed switching should be.

Die Nullschaltung (Abb. 2) dient zur Einstellung des Nullpunkts, der nicht nur zu'Beginn und am Schluß der Messungen, sondern auch zwischen den einzelnen Meßreihen nachgeprüft werden muß. Die Einstellung erfolgt in der Weise, daß durch die Brücke ein sehr schwacher Strom (20 Milliampere) geschickt wird, der nicht als Heizstrom angesprochen werden kann, sondern lediglich den Zweck hat, das Gleichgewicht der vom Strom durchflossenen Brücke nachzuprüfen bzw. mit Hilfe des Bandwiderstands bei Rt einzustellen. Die beiden Platin-Iridium-Drahtwiderstände r und r' der Sonde besitzen mit Rücksicht auf die weiter unten beschriebene Geschwindigkeitsschaltung verschiedene Durchmesser. Für die Temperaturschaltung (Abb. 3), z. B. Temperaturmessung eines Luftstroms, braucht jedoch die Sonde nur einen Hitzdraht r1 zu besitzen, und zwar wird hierfür der dünne Hitzdraht r1 (Durchmesser o,oS mm) ,benutzt, während der dickere der beiden Hitzdrähte r (Durchmesser 0,10 mm) abgeschaltet und durch einen bekannten Festwiderstand ersetzt wird. Die Schaltung verwandelt also das aus zwei Hitzdrähten bestehende Hitzdrahtanemometer in eine Eindrahtsonde, so daß man jetzt ein hochempfindliches Widerstandsthermometer von sehr geringer Trägheit vor sich hat Dieses ist vorher, wie jedes Thermoelement, im' Ölbad geeicht worden, so daß aus jedem Galvanometerausschlag mit'Hilfe einer Eichkurve die Luft temperatur genau bestimmt werden kann, wenn ein konstanter Strom von 20 Milliampere durch den dünnen Hitzdraht r1 geschickt wird. The zero switch (Fig. 2) is used to set the zero point, not only at the beginning and at the end of the measurements, but also between the individual measurements Series of measurements must be checked. The setting is done in such a way that by a very weak current (20 milliamps) is sent to the bridge, which is not considered to be Heating current can be addressed, but only has the purpose of balancing to check the bridge through which the current flows or with the help of the ribbon resistance set at Rt. The two platinum-iridium wirewound resistors r and r 'of the probe have with regard to the speed switching described below different diameters. For the temperature switch (Fig. 3), e.g. B. Temperature measurement an air stream, the probe only needs to have a hot wire r1, and although the thin hot wire r1 (diameter o, oS mm) is used for this purpose, while the thicker of the two hot wires r (diameter 0.10 mm) switched off and through a known fixed resistor is replaced. So the circuit transforms that two hot wires existing hot wire anemometer in a single wire probe, so that one now a highly sensitive resistance thermometer with very little inertia This has been calibrated beforehand, like every thermocouple, in an 'oil bath, so that from every galvanometer reading the air temperature with the help of a calibration curve can be accurately determined when a constant current of 20 milliamps through the thin hot wire r1 is sent.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß eine solche Eindrahtsonde für Temperaturmess'ungen gemäß gem Erfindungsgtdanken natürlich auch für tich allein benutzt werden und zu diesem Zweck von vornherein als Eindrahtsonde ausgebildet werden könnte.. Das als Ausf:ührungsbeispiel gewählte Gerät erfüllt dieSe Aufgabe als Nebenzweck und dient an erster Stelle als Zweidrahtsonde zur Mes-Çsung von Strömungsgeschwindigkeiten. plese Geschwindigkeitsschaltung (Abb. 4) berü'htÄti.f dem Prinzip der Messung des Wärmeverlustes,' den ein elektrisch geheizter Metallfaden in strömender Luft erleidet. Im vorliegenden Fall würde, wenn sich die Temperatur des Luftstroms andern sollte, die Geschwindigkeit aus dem Heizstrom eines einzelnen Hitzdrahts nicht eindeutig zu, vermitteln sein. Aus diesem Grund sind die beiden Hitzdrähte verschiedenen Durchmessers so angeordnet, daß sie vqn dem gleichen Strom durchflossen w' erden. Voraussetzung für die Durchführbarkeit der Messung ist hierbei, daß die beiden Hitzdrähte den gleichen Temperaturkoeffizienten haben. -Erfindungsgemäß wird diese Bedingung in einfacher Weise dadurch erfüllt, daß beide Hitzdrähte aus 'dErselben Schmelze stammen. Steigt die Lufttemperatur, so erhöhen sich auch die Temperaturen der Hitzdrähte, aber das Verhältnis der Übertemperaturen und damit das Widerstandsverhältnis der beiden Hitzdrähte bleiht erhalten. Die zu der jeweiligen Nullstellung gehörige Heizstromstärke ist dann lediglich eine Funktion der Luftgeschwindigkeit. Der in die Brückenverzweigung fließende Strom wird in Abhängigkeit der zur Zeit herrschenden Luftgeschwindigkeit nachreguliert. It should be mentioned at this point that such a single-wire probe for Temperaturmess'ungen according to the invention of course also for tich alone are used and designed from the outset as a single-wire probe for this purpose could be .. The device selected as an exemplary embodiment fulfills this task as a secondary purpose and primarily serves as a two-wire probe for measuring flow velocities. Plese speed circuit (Fig. 4) is based on the principle of measuring the Heat loss' suffered by an electrically heated metal thread in flowing air. In the present case, if the temperature of the air flow should change, the speed from the heating current of a single hot wire is not unambiguous to be conveyed. Because of this, the two hot wires are of different diameters so arranged that the same current flows through them. pre-condition for the feasibility of the measurement is here that the two hot wires the have the same temperature coefficient. -In accordance with the invention, this condition is implemented in simply fulfilled in that both hot wires come from the same melt. If the air temperature rises, so do the temperatures of the hot wires, but the ratio of the excess temperatures and thus the resistance ratio of the both hot wires are retained. The heating current strength associated with the respective zero position is then only a function of the air speed. The one in the bridge junction The flowing current is dependent on the air speed at the time readjusted.

Das Amperemeter wird abgelesen, wenn das Brükkengalvanometer auf Null zeigt. The ammeter is read when the bridge galvanometer is on Shows zero.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Device for measuring the speed of flowing Media of changing temperatures, characterized in that a two-wire probe, whose hot wires (r, rt) have different diameters and the same temperature coefficient have, is arranged in a bridge circuit.

2. Apparatus according to claim I, characterized in that the two Hot wires of the probe come from the same melt.

3. Apparatus according to claim I and 2, characterized in that the device for taking temperature measurements can be switched over by the thinner hot wire r 'switchable against a known fixed resistance and so as Use resistance thermometer. bar is known after using the device Medium is calibrated to temperature specifications.

4- device according to claim 1 to 3, characterized in that a third switch position is used to zero the bridge.