RU2005300C1 - Method of measurement of speed of gas flow and device for its implementation - Google Patents

Method of measurement of speed of gas flow and device for its implementation

Info

Publication number
RU2005300C1
RU2005300C1 SU5066108A RU2005300C1 RU 2005300 C1 RU2005300 C1 RU 2005300C1 SU 5066108 A SU5066108 A SU 5066108A RU 2005300 C1 RU2005300 C1 RU 2005300C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resistors
thermistors
inverting
amplifier
output
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Михайлович Грудин
Original Assignee
Малое предпри тие "СЕНСОР-ТЕКОМ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Малое предпри тие "СЕНСОР-ТЕКОМ" filed Critical Малое предпри тие "СЕНСОР-ТЕКОМ"
Priority to SU5066108 priority Critical patent/RU2005300C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2005300C1 publication Critical patent/RU2005300C1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

жение, подаваемое на измерительный мост, в который включены два боковых терморезистора , поддерживаетс  посто нным). В отличие от прототипа за вл емый способ позвол ет также ограничитьс  дл  его pea- лизации только трем  терморезисторами, теплоиэолированными от корпуса и наход щимис  в хорошем тепловом контакте с газовой средой. Это обеспечивает нечувствительность термоанемометра к из- менени м разности температур гааа и корпуса-подложки , что повышает точность измерений и стабильность его работы.the voltage applied to the measuring bridge, in which two side thermistors are connected, is maintained constant). In contrast to the prototype, the inventive method also allows one to limit it to implementation by only three thermistors thermally insulated from the housing and in good thermal contact with the gas medium. This ensures that the hot-wire anemometer is insensitive to changes in the temperature difference between gaaa and the substrate body, which increases the accuracy of measurements and the stability of its operation.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  измерени  скорости газо- аого потока, содержащем первый, второй (центральный), третий терморезисторы и электронную схему обработки сигналов, включающую четыре операционных усилител  и резисторы, первые выводы первого, второго и третьего терморезисторов подключены к общей шине, а их вторые выводы соединены с первыми выводами соответственно первого, второго и третьего резисторов , вторые выводы которых соединены между собой, второй вывод центрального терморезистора подключен к неинвертирующим входам первого и второго операционных усилителей, вторые выводы первого и третьего терморезисторов подключены к инвертирующим входам соответственно первого и второго операционных усилителей , в первом и втором операционных усилител х инвертирующие входы соединены с выходами через соответственно четвертый и п тый резисторы, выходы первого и второго операционных усилителей соединены с инвертирующим входом третьего операционного усилител  через соответственно шестой и седьмой резисторы, неинвертиру- ющий вход третьего операционного усилител  подключен к общей шине, а его инвертирующий вход через конденсатор соединен с его выходом, выход третьего операционного усилител  подключен к общей точке соединени  первого, второго и третьего резисторов, выход первого операционного усилител  через восьмой резистор, а выход второго операционного усилител  через дев тый резистор подключены соответ- ственно к неинвертирующему и инвертирующему входам четвертого операционного усилител , неинвертирующий вход четвертого операционного усилител  через дес тый резистор соединен с общей шиной, а инвертирующий еход через одиннадцатый резистор - с его выходом.This goal is achieved in that in a device for measuring the gas flow velocity containing the first, second (central), third thermistors and an electronic signal processing circuit including four operational amplifiers and resistors, the first terminals of the first, second and third thermistors are connected to a common the bus, and their second terminals are connected to the first terminals of the first, second and third resistors respectively, the second terminals of which are interconnected, the second terminal of the central thermistor is connected to non- to the rotating inputs of the first and second operational amplifiers, the second outputs of the first and third thermistors are connected to the inverting inputs of the first and second operational amplifiers, in the first and second operational amplifiers, the inverting inputs are connected to the outputs through the fourth and fifth resistors, respectively, the outputs of the first and second operational amplifiers are connected to the inverting input of the third operational amplifier through respectively the sixth and seventh resistors, non-inverting the input of the third the operational amplifier is connected to a common bus, and its inverting input through a capacitor is connected to its output, the output of the third operational amplifier is connected to a common connection point of the first, second, and third resistors, the output of the first operational amplifier is through the eighth resistor, and the output of the second operational amplifier is through the ninth a resistor is connected respectively to the non-inverting and inverting inputs of the fourth operational amplifier, the non-inverting input of the fourth operational amplifier through the tenth the resistor is connected to the common bus, and the inverting path through the eleventh resistor is connected to its output.

На фиг. 2 приведена принципиальна  схеме устройства.In FIG. 2 is a schematic diagram of a device.

Устройство содержит центральный 1 и два боковых 2 и 3 терморезистора, вход щих в состав термоанемометра, посто нные резисторы 4-14, операционные усилители 15-18, s также конденсатор 19. Терморезисторы 2. 1, 3 с номиналами RTI, Рта. Ятз соответственно подключены к посто нным резисторам 4,5 и 6 с номиналами R1, R2, R3 и образуют три делител  напр жени . Операционные усилители 15 и 16 с сопротивлени ми 7 и 8 в обратной св зи, имеющими номиналы R4. R5, подключены к трем делител м напр жени . Выходы операционных усилителей 16 и 15 подключены к суммирующему интегратору, образованному операционным усилителем 17. резисторами 9 и 10 с номиналами R6 и R7 и конденсатором 19 С. Выходы этих усилителей подключены также к вычитающему усилителю на базе операционного усилител  18 и посто нных резисторов 11,12,13 и 14 с номиналами R8, R9, R10 и R11 соответственно.The device contains a central 1 and two side 2 and 3 thermistors, which are part of the hot-wire anemometer, constant resistors 4-14, operational amplifiers 15-18, s as well as a capacitor 19. Thermistors 2. 1, 3 with ratings RTI, Рта. The terminals are respectively connected to fixed resistors 4,5 and 6 with ratings R1, R2, R3 and form three voltage dividers. Operational amplifiers 15 and 16 with feedback resistances 7 and 8 having R4 ratings. R5, connected to three voltage dividers. The outputs of the operational amplifiers 16 and 15 are connected to a summing integrator formed by the operational amplifier 17. Resistors 9 and 10 with ratings R6 and R7 and a capacitor 19 C. The outputs of these amplifiers are also connected to a subtracting amplifier based on the operational amplifier 18 and constant resistors 11,12 , 13 and 14 with ratings R8, R9, R10 and R11 respectively.

Поддержание посто нной разницы температур Т2 - (И + ТЗ)/2 с помощью суммирующего интегратора (при условии, что R6 R7) происходит следующим образом. При настройке схемы устанавливаетс  отношение R2/R1 Ri2 /RTI , что приводит к формированию напр жений U1 0. U2 0. Интегратор, суммирующий напр жени  U1 и U2 формирует положительное напр жение U. С увеличением U происходит разогрев термореэисторов и возникает профиль температуры, показанный на фиг. 1. При этом увеличиваетс  разница температур Т2- - (Т1 + ТЗ)/2. При определенном значении U достигаетс  условиеMaintaining a constant temperature difference T2 - (I + TK) / 2 with the help of a summing integrator (provided that R6 R7) occurs as follows. When setting up the circuit, the ratio R2 / R1 Ri2 / RTI is established, which leads to the formation of voltages U1 0. U2 0. An integrator that sums the voltages U1 and U2 generates a positive voltage U. With an increase in U, thermistors are heated and a temperature profile appears, shown in FIG. 1. In this case, the temperature difference T2- - (T1 + TK) / 2 increases. At a certain value of U, the condition

Ита . г „ / т. Ti + ТзIta. g „/ t. Ti + Tz

ЯмYam

ехр{а(Т2 exp {a (T2

ch(ach (a

ТзTz

Ti v R2 - -ТГГTi v R2 - -TGG

)Г 0)) D 0)

в результате чего сумма напр жений U1 + U2 О, В дальнейшем условие (1) поддерживаетс  автоматически в процессе измерений при посто нном отношении мощностей, рассеиваемых на центральном 1 и двух боковых 2 и 3 терморезисторах. Если разница температур ТЗ - Т1 не превышает нескольких градусов, то значениео(ТЗ- - Т1)/2 « 1 (оыЗ ). В этом случае уравнение (1) приводитс  к видуas a result, the sum of the voltages U1 + U2 О. Subsequently, condition (1) is automatically maintained during measurements at a constant ratio of powers dissipated at the central 1 and two side 2 and 3 thermistors. If the temperature difference TK - T1 does not exceed several degrees, then the value (TK - T1) / 2 «1 (oZ). In this case, equation (1) is reduced to

Т2-(Т1+ТЗ)/2-1..п - 2Г.Нте -const (2) Выходное напр жение устройства, формируемое разностным усилителем с коэффициентом усилени  К, равно (с учетом уравнени  (1))Т2- (Т1 + ТЗ) /2-1..п - 2Г. Нте -const (2) The output voltage of the device, formed by a difference amplifier with a gain K, is equal to (taking into account equation (1))

iW-K-(U1-U2)-2KUxiW-K- (U1-U2) -2KUx

72005300 872005300 8

xR 2 R 4 thfg (з) микромеханических структур на кремнии, R 1 ( R 2 + Ri2 ) 2 ) позвол юща  создавать пленочные терморезисторы на тонких диэлектрических пленПрид- (ТЗ-Т1)/2«1ках, нависающих над углублением в I, ,, ц R 2 R 4 5 кремниевой подложке. Пленки площадью ивых UR 1 (R2 +RT2) . )() 0.01...0,1 мм2 имеют контакт с подложкойxR 2 R 4 thfg (h) of micromechanical structures on silicon, R 1 (R 2 + Ri2) 2) allowing the creation of film thermistors on thin dielectric films Pri- (TZ-T1) / 2 "1k, hanging over the recess in I,, , c R 2 R 4 5 silicon substrate. Films with an area of willow UR 1 (R2 + RT2). ) () 0.01 ... 0.1 mm2 have contact with the substrate

только в определенных участках по периПредлагаемое устройство позвол ет метру углублени , а их толщина может быть расширить диапазон измерений в область менее 1 мкм. Данные конструктивные осо- больших скоростей. Увеличение теплоотда- Ю бенности чувствительного элемента и ма- чи при больших скорост х потока, которое лый коэффициент теплопроводности пленок должно приводить к охлаждению терморе- (менее 0,02 Вт/см К) обеспечивают не толь- зисторов, компенсируетс  увеличением ко исключительно высокую тепловую иэол - рассеиваемой мощности за счет увеличени  цию терморезисторов от подложки, но и их напр жени  U. При этом увеличение U при- 15 малую массу и хороший тепловой контакт с водит к дополнительному увеличению чувст- окружающим газом. По этой причине пле- вительности устройства, поскольку ночные терморезисторы, расположенные выходное напр жение, определ емое урав- на диэлектрической пленке, обладают быст- нени ми (3) и (4), пропорционально напр - родействием около 5 мс, что позвол ет им жению U.20 отслеживать изменение температуры газа,only in certain areas around the proposed device allows a meter recess, and their thickness can be extend the measuring range to less than 1 micron. Design data at high speeds. An increase in the heat transfer of the sensitive element and the powder at high flow rates, which the thermal conductivity of the films should lead to the cooling of thermo- (less than 0.02 W / cm K) provide non-thermistors, is compensated by an increase in the exceptionally high thermal ieol - of the dissipated power due to an increase in the thermistors from the substrate, but also their voltage U. In this case, an increase in U with a small mass and good thermal contact leads to an additional increase in the sensing gas. For this reason, the spit of the device, since the night thermistors located the output voltage, which is determined by the equation of the dielectric film, have speeds (3) and (4), proportional to the influence of about 5 ms, which allows them To U.20, monitor the change in gas temperature,

Предлагаемый способ целесообразно а их температура практически не зависит от примен ть в высокочувствительных термо- температуры подложки, анемометрах, терморезисторы которых обладают высокой тепловой изол цией от (56) Патент США № 4542650, кл. G 01 F 1/68. корпуса. Дл  изготовлени  подобных тер- 25 1985.The proposed method is expedient and their temperature is practically independent of the use in highly sensitive thermo-temperatures of the substrate, anemometers, the thermistors of which have high thermal insulation from (56) US Pat. No. 4,542,650, cl. G 01 F 1/68. corps. For the manufacture of such ter-25 1985.

моанемометров в насто щее врем  приме-Патент США № 4548078, кл, G 01 F 1 /68, н етс  технологи  формировани  1985.MoNemometers are currently US Pat. No. 4,548,078, cl. G 01 F 1/68, 1985 Forming Technology is available.

лl

Claims (1)

Формула изобретени первого и второго операционных усилите1 . СпосоЬ измерени  скорости газового 30 лей, вторые выводы первого и третьего потока, заключающийс  в разогреве цент- терморезисторов подключены к инвертиру- рального терморезистора и определении ющим входам соответственно первого и скорости газового потока по разности тем- второго операционных усилителей, в пер- ператур двух боковых терморезисторов, вом и втором операционных усилител х отличающийс  тем, что дополнительно ра- 35 инвертирующие входы соединены с выхо- зогревают два боковых терморезистора, дами через соответственно четвертый и при этом отношение мощности, рассеивав- п тый резисторы, выходы первого и второ- мой на центральном терморезисторе, к го операционных усилителей соединены с суммарной мощности, рассеиваемой на , инвертирующим входом третьего операци- двух боковых терморезисторах, а также онного усилител  через соответственно разница между температурой центрально- шестой и седьмой резисторы, неинверти- го терморезистора и средней температу- рующий вход третьего операционного уси- рой двух боковых термо резисторов лител  подключен к общей шине, а его поддерживаютс  посто нными.45 инвертирующий вход через конденсатор 2 . Устройство дл  измерени  скорости с его выходом, выход третьего операцион- газового потока, содержащее первый, вто- -него, усилител  подключен к общей точке рой. третий терморезисторы и электрон- соединени  первого, второго и третьего ную схему обработки сигналов. резисторов, выход первого операционного включающую четыре операционных усили- 50 Усилител  через восьмой резистор, а выход тел  и резисторы, отличающеес  тем, что второго операционного усилител  - через первые выводы первого, второго и третье- дев тый резистор подключены соответст- го терморезисторов подключены к общей венно к неинвертирующему и инвертирую- шине, а их вторые выводы соединены с У вх°Дам четвертого операционного первыми выводами соответственно перво- 55 усилител , неинвертирующий вход четвер- ; го второго и третьего резисторов, вторые того операционного усилител  через дес - выводы которых соединены между собой, тый резистор соединен с общей шиной, а второй вывод центрального терморезисто- инвертирующий вход через одиннадцатый ра подключен к неинвертирующим входам резистор - с его выходом.The claims of the first and second operational gain. By measuring the gas velocity of 30 lei, the second terminals of the first and third flows, consisting in heating the centrifugal thermistors, are connected to the inverted thermistor and determining the first and the gas flow velocities by the difference of the second operational amplifiers, in the two side thermistors, PTO and second operational amplifiers x characterized in that the additionally 35 inverting inputs are connected to the output heat two side thermistors, through each quarter and at the same time, the ratio of power dissipated by the resistors, the outputs of the first and second on the central thermistor, to which operational amplifiers are connected to the total power dissipated by the inverting input of the third operation, two side thermistors, and also the amplifier through the corresponding difference between the temperature of the central sixth and seventh resistors, a non-inverted thermistor and the average temperature input of the third operating temperature of the two side thermo-resistors, the heater is connected to a common bus, and it kept constant. 45 inverting input through capacitor 2. A device for measuring speed with its output, the output of the third operating gas stream containing the first, second, amplifier is connected to a common swarm point. third thermistors and electronic connections of the first, second, and third signal processing circuitry. resistors, the output of the first operating amplifier including four operational amplifiers; 50 Amplifier through an eighth resistor, and the output of bodies and resistors, characterized in that the second operational amplifier - through the first outputs of the first, second, and third ninth resistors are connected to the corresponding thermistors are connected to a common indirectly to a non-inverting and inverting-bus, and their second terminals are connected to the Y input ° Dam of the fourth operating room with the first terminals respectively the first 55 amplifier, non-inverting the input of the four-; of the second and third resistors, the second of the operational amplifier through the des - pins of which are interconnected, the second resistor is connected to the common bus, and the second terminal of the central thermistor-inverting input is connected to the non-inverting inputs of the resistor through its eleventh output. тt ЖF I..I .. // лl оabout Фиг. 7FIG. 7
SU5066108 1992-10-13 1992-10-13 Method of measurement of speed of gas flow and device for its implementation RU2005300C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5066108 RU2005300C1 (en) 1992-10-13 1992-10-13 Method of measurement of speed of gas flow and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5066108 RU2005300C1 (en) 1992-10-13 1992-10-13 Method of measurement of speed of gas flow and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2005300C1 true RU2005300C1 (en) 1993-12-30

Family

ID=21615075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5066108 RU2005300C1 (en) 1992-10-13 1992-10-13 Method of measurement of speed of gas flow and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2005300C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4637253A (en) Semiconductor flow detector for detecting the flow rate and flowing direction of fluid
US3942378A (en) Fluid flow measuring system
JP2704048B2 (en) Current difference type thermal mass flow transducer
WO2001031299A1 (en) Flowmeter
US4548075A (en) Fast responsive flowmeter transducer
JPS59182315A (en) Thermal type mass flowmeter
JPH01185416A (en) Thermal flowmeter for internal combustion engine
US4845984A (en) Temperature compensation for a thermal mass flow meter
JP2003322658A (en) Flow velocity sensor
Rahnamai et al. Pyroelectric anemometers: preparation and flow velocity measurements
RU2005300C1 (en) Method of measurement of speed of gas flow and device for its implementation
JP2529895B2 (en) Flow sensor
JPH11148944A (en) Flow velocity sensor and flow velocity-measuring apparatus
JP3410562B2 (en) Temperature / wind speed measurement device
JPH11148945A (en) Flow velocity sensor and flow velocity-measuring apparatus
JP4052378B2 (en) Thermal flow meter
JP2001228004A (en) Thermal flowmeter
JP4435351B2 (en) Thermal flow meter
JPH0224567A (en) Flow velocity sensor and measuring device of flow velocity using the same
JP3577902B2 (en) Thermal flow sensor
US4122722A (en) Anemometer compensator linearizer
JPH0350425Y2 (en)
SU777586A1 (en) Method of graduating thermoanemometer
JPH0663800B2 (en) Heater temperature control circuit
RU2018090C1 (en) Mass flowmeter