Opublikowano: 2.III.1972 63698 KI. 42 o, 15 MKP G 01 p, 5/12 Wspóltwórcy wynalazku: Bogdan Mac, Eugeniusz Drzymulski Wlasciciel patentu: Instytut Wlókien Sztucznych i Syntetycznych, Lódz (Polska) Termoanemometryczny miernik predkosci przeplywu gazów Przedmiotem wynalazku jest termoanemome¬ tryczny miernik przeplywu gazów.Dotychczas stosowane termoanemometryczne mierniki predkosci przeplywu gazów opieraja sie na trzech charakterystycznych zasadach pracy.Termoanemometry pracujace przy stalej tempe¬ raturze drucika pomiarowego, gdzie wielkoscia mierzona jest prad przeplywajacy przez drucik.Termoanemometry o stalym pradzie, gdzie pomiar odbywa sie przez rejestracje spadku napiecia na oporze drucika pomiarowego, przez który przeply¬ wa prad o nie zmieniajacej sie wielkosci i ter¬ moanemometry o stalym napieciu zasilania.Przy pomiarze predkosci przeplywu gazów, bar¬ dzo istotna w wielu przypadkach jest nie tylko znajomosc wartosci sredniej predkosci przeplywu badanego gazu oraz znajomosc procentowego udzia¬ lu skladowej zmiennej, lecz równiez rozpoznanie czestotliwosci drgan oraz ich zmieniajacego sie w czasie ksztaltu. Duze znaczenie posiada przy tym równiez uzyskanie tych wszystkich informacji jednoczesnie dla wielu punktów pomiarowych i porównanie w kazdej chwili amplitud i przesu¬ niec fazowych.Wiekszosc znanych mierników predkosci prze¬ plywu gazów umozliwia jedynie pomiar wartosci sredniej predkosci przeplywu gazu, dotyczy to glównie przyrzadów pracujacych przy stalej tem¬ peraturze drucika pomiarowego, przy czym wy¬ magaja one zwykle recznego strojenia w chwili pomiaru. 10 15 20 25 30 2 Znane natomiast mierniki umozliwiajace pomiar wartosci skladowej zmiennej zarówno przy sta¬ lym pradzie jak i przy stalej temperaturze, stwa¬ rzaja koniecznosc stosowania róznych ukladów e- lektronicznych, co komplikuje ich budowe oraz zwieksza znacznie koszty. Poza tym sa to przyrza¬ dy jednokanalowe, a jednoczesna rejestracja kilku przebiegów wymaga calego zestawu aparatury.Celem wynalazku jest konstrukcja prostego, przenosnego termoanemometrycznego miernika predkosci przeplywu gazów, pozwalajacego na wie¬ lokanalowy jednoczesny pomiar i rejestracje prze¬ biegów zmian predkosci przeplywu badanego ga¬ zu z mozliwoscia wyboru rejestracji calosci prze¬ biegu lub tylko samej skladowej zmiennej, oraz przyblizonej selektywnej analizy czestotliwosci skladowych harmonicznych przebiegu.Termoanemometryczny miernik predkosci prze¬ plywu gazów wedlug wynalazku, oparty jest na wykorzystaniu mostka Wheatstone^ zasilanego stalym napieciem, w którego jednej galezi znajdu¬ je sie dowolny czujnik termoanemometryczny. W ukladzie tym zmienia sie zarówno prad jak i tem¬ peratura drucika czujnika. Napiecie niezrównowa- zenia mostka Wheatstone'a jest funkcja predkosci przeplywu przy niezmiennych wlasciwosciach i parametrach omywajacego gazu.Jako miernik i rejestrator zostal wykorzystany wielokanalowy oscylograf petlicowy, który umozli¬ wia jednoczesny zapis szeregu przebiegów przy czestotliwosci granicznej, zaleznej glównie od pa- 63 69863 3 rametrów galwanometrów oscylografu petlicowe¬ go a mianowicie: czestotliwosci rezonansowej i sta¬ lej pradowej.Urzadzenie wedlug wynalazku ma szereg nieza¬ leznych kanalów, z których kazdy zawiera mostek Wheatstóne*a i czujnik termoanemometryczny, przy czym kazdy kanal ma na obwodzie zasilania re¬ gulowany opornik umozliwiajacy nastawienie wska¬ zan zerowych i w jednej galezi mostka drugi regu¬ lowany opornik umozliwiajacy kompensacje róznic w opornosci czujników termoanemometrycznych.Wskazania zerowe przy przeplywie gazu równym zeru ustala sie regulowanym opornikiem wlaczo¬ nym w obwód zasilania w szereg z kazdym most- kieim Wheatstone'a w ten sposób, ze zmiana na¬ tezenia pradu ustala sie opór drucika czujnika równy oporowi opornika porównawczego ukladu mostkowego. Poniewaz obydwa opory stosunkowe w drugiej galezi mostka sa sobie równe, mostek dla przeplywu gazu równym zeru jest w równo¬ wadze i przez miernik nie bedzie plynal prad.Zmiana opornosci opornika stosunkowego mozna kompensowac róznice w opornosci poczatkowej czujnika, a tym samym bardziej zblizyc do siebie charakterystyki poszczególnych czujników.Dla uzyskania odpowiedniego przebiegu charak¬ terystyki dynamicznej galwanometrów oscylogra¬ fu petlicowego, przy danej opornosci obwodu most¬ ka, sluzy uklad oporników szeregowych i równo¬ leglych, wlaczanych dowolnie w obwód wyjsciowy.Uklad ten sluzy jednoczesnie dla zmiany zakresu pomiarowego miernika. Rozwiazanie to umozliwia obserwacje przebiegu zmian predkosci przeplywu gazu.Dla umozliwienia natomiast obserwacji tylko skladowej zmiennej przebiegu zmian predkosci ba¬ danego gazu przewidziane sa dwa rozwiazania.Pierwsze rozwiazanie polega na wlaczeniu na wyjsciu mostka Wheatstone'a transformatora po¬ miarowego, przy czym uzwojenie pierwotne tego transformatora wlaczane jest poprzez opornik ograniczajacy prad.Drugie rozwiazanie polega na wlaczeniu konden¬ satora w szereg z galwanometrem oscylografu petlicowego.Wlaczenie szeregowe kondensatora z galwano¬ metrem oscylografu daje dodatkowo jeszcze jed- "a mozliwosc pracy. Jak wiadomo, galwanometr petlicowy, przy odpowiednim doborze parametrów obwodu wyjsciowego stanowi dolnoprzepustowy filtr czestotliwosci. W polaczeniu z szeregowo wlaczonym kondensatorem, bedacym w rzeczy samej filtrem górnoprzepustowym, tworzy sie filtr pasmowy o szerokosci i zakresie pasma czestotli¬ wosci zaleznych od parametrów ukladu, pozwala¬ jacy na wybiorcza analize czestotliwosci harmo¬ nicznych zmian predkosci mierzonego przeplywu gazu.Na rysunku przedstawiono przyklad wykonania termoanemometrycznego miernika predkosci prze¬ plywu gazów wedlug wynalazku, gdzie fig. 1 przedstawia schemat blokowy czterokanalowego miernika, a fig. 2 — schemat ideowy ukladu po¬ miarowego jednego kanalu.Zasilacz stabilizowany 1 o napieciu wyjsciowym 698 4 1,5 V, zasila uklady pomiarowe 2 poszczególnych czterech kanalów miernika, do których podlaczo¬ ne sa czujniki termoanemometryczne 4 umieszczo¬ ne w miejscu pomiaru i podlaczone przewodami 5 do zacisków termoanemometru. Uzyskane z ukla¬ dów pomiarowych napiecia niezrównowazenia mostka Wheatstone'a zalezne od predkosci prze¬ plywu gazu omywajacego czujnik termoanemome¬ tryczny 4 przykladane sa poprzez uklady wyjscio- L0 we 3 do galwanometrów oscylografu petlicowe¬ go 5.Uklad pomiarowy kazdego z kanalów sklada sie z mostka Wheatstone'a utworzonego przez czujnik termoanemometryczny 4, regulowany opornik po¬ równawczy 8 i oporniki stosunkowe 9. Opornik porównawczy 8 wykonany jest jako opornik wie- lozwojowy (wieloobrotowy). Mostek Wheatstone'a zasilany jest poprzez wylacznik 6 i opornik 7 re¬ gulacji pradu o takiej samej konstrukcji jak opor¬ nik 8. Opornik 7 uzywany jest do zerowania most¬ ka Wheatstone'a.W przypadku pomiaru calego przebiegu zmian predkosci przeplywu gazu, napiecie niezrównowa¬ zenia mostka Wheatstone'a przyklada sie do ukla¬ du oporników szeregowych 15 i oporników równo¬ leglych 17. Przelacznikami 16 i 18 dobiera sie od¬ powiednie wartosci opornosci dla uzyskania odpo¬ wiedniego zakresu pomiaru oraz odpowiedniej charakterystyki dynamicznej ukladu.W przypadku pomiaru, tylko skladowej zmien¬ nej, przed uklad oporników szeregowych 15 i o- porników równoleglych 17 wlacza sie transforma¬ tor 10 lub uklad kondensatorów 13.Przy pracy z transformatorem 10 uzwojenie pier¬ wotne transformatora zostaje przelacznikiem 11 wla¬ czone poprzez opornik ograniczajacy 12 na wyj¬ scie ukladu pomiarowego 2. Do pomiaru wyko¬ rzystuje sie napiecie uzyskane z uzwojenia wtór¬ nego transformatora 10, przykladane tak jak po¬ przednio poprzez uklad oporników szeregowych 15 10 i równoleglych 17 do galwanometru oscylografu petlicowego 5.Przy pracy z ukladem kondensatorów 13, jeden kondensator wybrany przelacznikiem 14 wlacza sie w szereg w obwód wyjsciowy 3, powodujac odcie- 15 cie skladowej stalej. W ten bowiem sposób wlaczo¬ ny kondensator stanowi swego rodzaju filtr gór- noprzepustowy, a galwanometr oscylografu petli¬ cowego 5, przy odpowiednio dobranej opornosci obwodu zewnetrznego galwanometru, który mozna 50 regulowac opornikami szeregowymi 15 i oporni¬ kami równoleglymi 17, stanowi filtr dolnoprze¬ pustowy.W ten sposób tworzy sie filtr pasmowy o szero¬ kosci i zakresie pasma czestotliwosci, zaleznych ^ 55 od pojemnosci kondensatora oraz oporów ukladu, pozwalajacy na wybiorcza analize czestotliwosci harmonicznych zmian predkosci mierzonego prze¬ plywu gazu.Zasrzezenia patentowe 1. Termoanemometryczny miernik predkosci przeplywu gazów, w którym czesciami ukladu sa mostki Wheatstone'a z czujnikami termoanemome- 65 trycznymi, pracujace w ukladzie niezrównowazo-63 698 nym, znamienny tym, ze ma szereg niezaleznych kanalów, z których kazdy zawiera mostek Wheat- stone'a z czujnikiem termoanemometrycznym (4), zasilanych ze wspólnego zródla zasilania (1)', przy czym kazdy kanal ma na obwodzie zasila¬ nia regulowany opornik (7) umozliwiajacy nasta¬ wianie wskazan zerowych przy przeplywie gazu równym zeru i w jednej galezi mostka Wheatsto- ne'a regulowany opornik (8) umozliwiajacy kom¬ pensacje róznic w opornosci czujników termoane- mometrycznych (4), oraz uklad oporników szere¬ gowych (15) i oporników równoleglych (17) wlacza¬ nych dowolnie w obwód wyjsciowy (3). 2. Miernik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, 10 ze zawiera transformator pomiarowy (10), opornik ograniczajacy (12) oraz przelacznik (11) umozliwia¬ jacy wlaczenie transformatora pomiarowego (10) na wyjscie ukladu pomiarowego (2). 3. Miernik wedlug zastrz. 1 lub 1 i 2, znamien¬ ny tyni, ze w kazdym z kanalów ma uklad kon¬ densatorów (13) wlaczonych w szereg z galwano- metrem oscylografu petlicowego (5) za pomoca, przelacznika (14), co powoduje utworzenie filtru pasmowego, w którym kondensatory (13) stanowia element górnoprzepustowy, a galwanometr oscy¬ lografu petlicowego (5) element dolnoprzepustowy filtra.Fig. 1KI. 42 a, 15 63 698 MKP GOI p. 5/12 C3 m L. t Itoi co *ur\£ 3 15=1 N L.•I r 6 o- ^SK i—2 i i i i ¦CZH ^J 1 KZJHZ^HIIWZIH m £J a| «l J "1 1 C2 -I 1 ' z.«H H i k CO| I n Bltk 2603/71 r. 190 egz. A4 Cena zl 10.— PL