Pierwszenstwo: Opublikowano: 24.IV.1965 49311 KI. 42 o, 15 MKP G 01 p UKD óp. iaiBLlOTe*A Twórca wynalazku: mgr inz. Zbigniew Smólski Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska Katedra Osprzetu Lotni- u czego, Warszawa (Polska) Termoanemometr Termoanemometr wedlug wynalazku jest prze¬ znaczony do pomiarów usrednionych predkosci przeplywów gazowych w rurach, kanalach i prze¬ strzeni otwartej, w zakresie od 0,1 m/sek do 20 m/sek. oraz do badania dynamicznych zmian tejN predkosci (turbulencji) w zakresie czestotliwosci akustycznych. Moze on byc stosowany zwlaszcza do pomiarów w instalacjach klimatyzacyjnych i wen¬ tylacyjnych, gdzie predkosci mierzone nie przekra¬ czaja kilku metrów na sekunde, przy czym jest niemozliwe lub nastrecza znaczne trudnosci doko¬ nywanie pomiaru innymi znanymi urzadzeniami, na przyklad rurkami spietrzeniowymi.Dotychczas stosowane znane termoanemometry opieraja sie na trzech charakterystycznych zasa¬ dach pracy. W typie pierwszym, w termoanemo- metrze o stalym pradzie — pomiar odbywa sie przez rejestracje spadku napiecia na oporze dru¬ cika pomiarowego, przez który przeplywa prad o nie zmieniajacej sie wielkosci. Typ ten pozwala na uzyskanie duzej czulosci w waskim zakresie malych predkosci, przy czym wymaga stosowania wysokonapieciowych zródel zasilania lub automa¬ tycznej regulacji przeplywajacego pradu. Drugi typ to termoanemometr o stalej temperaturze dru¬ cika pomiarowego, gdzie wielkoscia mierzona jest prad przeplywajacy przez drucik. Urzadzenie tego rodzaju wymaga stosowania elektronicznych ukla¬ dów regulacyjnych ze sprzezeniem zwrotnym, kom¬ plikujacych caly uklad konstrukcji, lecz pozwala- 25 jacyeh na wyrazenie w postaci liniowej kwadratu napiecia na druciku pomiarowym w funkcji pier¬ wiastka z predkosci przeplywu. Trzeci typ, to ter¬ moanemometr z drucikiem pomiarowym o nie¬ zmiennym wspólczynniku temperaturowym oporu elektrycznego; moze on byc zasilany ze zródla niskonapieciowego bez obawy zmiany przeplywa¬ jacego przez drucik pradu. Wielkoscia mierzona jest temperatura drucika pomiarowego zalezna od.. wielkosci chlodzacego go przeplywu, przy czym po¬ miar tej temperatury odbywa sie za posrednictwem termopary zetknietej z drucikiem pomiarowym w srodku jego odcinka pomiarowego. Typ ten od¬ znacza sie skomplikowana budowa czujnika, który bardzo trudno uczynic wymiennym.Termoanemometr wedlug wynalazku stanowi typ posredni, charakteryzuje sie on zmiennoscia pradu przeplywajacego przez drucik pomiarowy przy jednoczesnej zmiennosci temperatury drucika. Wa¬ runkiem uzyskania poprawnego pomiaru jest wy¬ regulowanie pradu czujnika umieszczonego w osrodku nieruchomym przed wprowadzeniem son¬ dy z czujnikiem w badany przeplyw tak, aby dru¬ cik pomiarowy uzyskal okreslona temperature i zwiazany z nia opór elektryczny. Uklad ten przy nieskomplikowanej budowie przyrzadu pomiaro¬ wego i sond z czujnikami pozwala na uzyskanie znacznej czulosci w szerokim zakresie mierzonych predkosci.Dzialanie termoanemometru opiera sie na zasa- 493113 dzie zmiany oporu drucika wykonanego z mate¬ rialu o duzym wspólczynniku temperaturowym opornosci, ogrzewanego pradem i umieszczonego w strumieniu chlodzacego go gazu, przy czym opór elektryczny drucika jest funkcja jego temperatury.W osrodku nieruchomym, gdy temperatura drucika jest najwyzsza opór czujnika pomiarowego osiaga wartosc 2,5 razy wyzsza niz bez podgrzewania w temperaturze pokojowej.Na rysunku przedstawiono przyklad wykonania termoanemometru wedlug wynalazku, a mianowi¬ cie fig. 1 pokazuje schemat elektryczny termoane¬ mometru, fig. 2 zas — jedna z postaci wykonania czujnika pomiarowego sondy w przekroju podluz¬ nym.Termoanemometr wedlug wynalazku zawiera przyrzad pomiarowy 1, przy czym miernikiem jest zmodyfikowany techniczny mostek Thomsona pra¬ cujacy w ukladzie zrównowazonym przy tak zwa¬ nej zerowej metodzie pomiaru, w sklad którego wchodza dodatkowo opór regulowany 2, opór staly 3 i transformator 4. oraz sonde z czujnikiem po¬ miarowym 5. Opór regulowany 2 pozwala na usta¬ lenie okreslonej z góry przedpomiarowej tempera¬ tury drucika pomiarowego w osrodku nierucho¬ mym. Opór staly 3 stanowi dopasowanie stosowa¬ nego zródla zasilania do warunków pracy technicz¬ nego mostka Thomsona. Transformator 4 jest prze¬ znaczony do umozliwienia obserwacji charakteru zmian predkosci przeplywu na oscylografie kato¬ dowym.Czujnik pomiarowy 5 posiada cylindryczna obsa¬ de izolacyjna 6, w której sa osadzone z jednej strony dwa kolki wtykowe 7, z drugiej zas strony dwa wydrazone maszty stalowe 8, które sa w po¬ blizu swobodnych konców zwiazane ze soba wlók¬ nem szklanym 9. Wewnatrz masztów 8 znajduja sie doprowadzenia 10 wykonane z dobrego prze¬ wodnika, polaczone elektrycznie z kolkami wtyko¬ wymi 7, na przyklad za pomoca zaciskania, luto¬ wania lub t.p. Do swobodnych konców doprowa¬ dzen 10 wystajacych na zewnatrz masztów 8 jest przytulony drucik pomiarowy 11. Drucik pomiaro¬ wy 11 powinien byc wykonany z metalu o duzym wspólczynniku zmiany oporu elektrycznego z tem¬ peratura. Do metali takich naleza w szczególnosci platyna, nikiel, wolfram. W przedstawionym przy¬ kladzie wykonania czujnika termoanemometru we¬ dlug wynalazku jest zastosowany drut Wollastona.Jest to drut platynowy o srednicy 7,62 mikronów, pokryty warstwa srebra o srednicy dziesiec razy wiekszej, wytrawiony chemicznie ze srebra na czynnej dlugosci okolo 1 mm. Drucik pomiarowy 4 11 jest wygiety w ksztalcie daszka o kacie 120° na zewnatrz doprowadzen 10 lub do wewnatrz, zalez¬ nie od przeznaczenia czujnika 5. Czujnik z druci¬ kiem pomiarowym wygietym na zewnatrz stosuje sie przy badaniach predkosci przeplywu i jej zmian (turbulencji) w poblizu scian kanalów w tak zwanej warstwie przysciennej. Jako maszty stalo¬ we 8 w przedstawionym przykladzie wykonania czujnika 5 zastosowano celowo igly zastrzykowe, maszty te moga byc jednak sporzadzone z rurek kapilarnych z dowolnego sztywnego materialu.U nasad masztów 8 wykorzystujacych igly zastrzy¬ kowe umieszczono plytke izolacyjna 12.Nie pokazana na rysunku obudowa pomiarowa stanowiaca wraz z tym czujnikiem sonde pomia¬ rowa sklada sie z wysiegnika, dlugiego w sondzie dlugiej lub krótkiego w sondzie krótkiej, zsuwa¬ nej oslony, przewodów doprowadzajacych i gniazda wtykowego. Sonda dluga posiada ponadto w uchwy¬ cie raczke drewniana, sonda krótka zas — stozko¬ wa tulejke przecieta wzdluznie nalozona na oslo¬ ne i sluzaca do mocowania sondy w otworach ka¬ nalu. Obydwie sondy na czas przechowywania i transportu maja zalozone na zakonczenia oslony kapturki polietylenowe chroniace wnetrze oslony przed zanieczyszczeniami. PL