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 implementationInfo
- 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
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)
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) |
-
1992
- 1992-10-13 RU SU5066108 patent/RU2005300C1/en active
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 |