RU2017157C1 - Thermoelectric anemometer - Google Patents

Thermoelectric anemometer Download PDF

Info

Publication number
RU2017157C1
RU2017157C1 SU4761881A RU2017157C1 RU 2017157 C1 RU2017157 C1 RU 2017157C1 SU 4761881 A SU4761881 A SU 4761881A RU 2017157 C1 RU2017157 C1 RU 2017157C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
adder
heater
amplifier
temperature
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Васильевич Дубовский
Original Assignee
Владимир Васильевич Дубовский
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 Владимир Васильевич Дубовский filed Critical Владимир Васильевич Дубовский
Priority to SU4761881 priority Critical patent/RU2017157C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2017157C1 publication Critical patent/RU2017157C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: measurement engineering. SUBSTANCE: thermoelectric anemometer has thermocouple for measuring heater temperature, superheat driving unit, two adders, multiplier, divider, scaling amplifier, thermocouple for measuring energy flow rate, logarithm-taking unit, amplifier, heater power source, capacity regulator, recording unit, electric heater, constant-voltage source, two thermistors, operational amplifier. EFFECT: increased accuracy. 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости потоков жидких и газообразных веществ термоанемометрическими методами. The invention relates to measuring technique and can be used to measure the flow rate of liquid and gaseous substances by hot-wire methods.

Известен термоанемометр, содержащий измерительный преобразователь скорости и термокомпенсационный преобразователь, включенные в мостовую схему, источник стабилизированного напряжения, термокомпенсационную цепь и регистратор [1]. Known hot-wire anemometer containing a measuring speed transducer and a temperature-compensating transducer included in the bridge circuit, a stabilized voltage source, temperature-compensating circuit and a recorder [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является термоанемометр следящего уравновешивания. содержащий измеритель температуры среды, термочувствительную цепь для измерения скорости потока, задатчик перегрева, стабилизированный источник питания, сумматор, масштабный усилитель, логический блок и регистратор скорости потока [2]. Closest to the technical nature of the proposed device is a hot-wire anemometer tracking balancing. comprising a medium temperature meter, a temperature-sensitive circuit for measuring the flow rate, an overheat regulator, a stabilized power supply, an adder, a scale amplifier, a logic unit and a flow rate recorder [2].

Недостатками известного устройства являются низкая чувствительность, точность и незначительный диапазон измеряемых скоростей. The disadvantages of the known device are low sensitivity, accuracy and a small range of measured speeds.

Цель изобретения - повышение чувствительности, точности и расширение диапазона измеряемых скоростей потока. The purpose of the invention is to increase the sensitivity, accuracy and expansion of the range of measured flow rates.

Цель достигается за счет того, что в термоанемометрическое устройство, содержащее термочувствительные цепи для измерения температуры и скорости потока, задатчик перегрева, выход которого соединен с первым входом сумматора, источник стабилизированного напряжения, масштабный усилитель и регистратор мощности, введены блоки перемножения, деления и логарифмирования, второй сумматор, усилитель, источник питания подогревателя, усилитель мощности и подогреватель, при этом термочувствительная цепь для измерения скорости потока выполнена в виде двух идентичных полупроводниковых терморезисторов, один из которых, снабженный подогревателем, включен в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, вход которого через другой полупроводниковый терморезистор подключен к источнику стабилизированного напряжения, а выход через блок логарифмирования - к первому входу второго сумматора, второй вход которого через последовательно соединенные масштабирующий усилитель, блок деления, блок перемножения, первый сумматор соединен с выходом термочувствительной цепи для измерения температуры, причем выход второго сумматора через усилитель подключен к управляющему входу регулятора мощности, выход которого через регистратор, проградуированный в единицах скорости, соединен с подогревателем, а вход - с источником питания подогревателя, при этом вход первого сумматора соединен с вторым входом блока перемножения. The goal is achieved due to the fact that multiplication, division, and logarithm units are introduced into a hot-wire anemometric device containing temperature-sensitive circuits for measuring temperature and flow rate, an overheat switch, the output of which is connected to the first input of the adder, a stabilized voltage source, a scale amplifier, and a power logger, the second adder, amplifier, heater power supply, power amplifier and heater, while the temperature-sensitive circuit for measuring the flow rate is made in the idea of two identical semiconductor thermistors, one of which is equipped with a heater, is connected to the negative feedback circuit of the operational amplifier, the input of which through the other semiconductor thermistor is connected to a stabilized voltage source, and the output through the logarithm unit is connected to the first input of the second adder, the second input of which serially connected scaling amplifier, division unit, multiplication unit, the first adder is connected to the output of the temperature-sensitive circuit for measuring temperature, and the output of the second adder through the amplifier is connected to the control input of the power regulator, the output of which through the recorder, calibrated in units of speed, is connected to the heater and the input is connected to the heater power supply, while the input of the first adder is connected to the second input of the multiplication unit.

На фиг.1 представлена блок-схема термоанемометрического устройства; на фиг.2 - его функциональная схема. Figure 1 presents a block diagram of a hot-wire anemometric device; figure 2 - its functional diagram.

Термоанемометрическое устройство содержит термочувствительную цепь 1 для измерения температуры среды, задатчик 2 перегрева, первый сумматор 3, блок 4 перемножения, блок 5 деления, масштабирующий усилитель 6, термочувствительную цепь 7 для измерения скорости потока, блок 8 логарифмирования, второй сумматор 9, усилитель 10, источник 11 питания подогревателя, регулятор 12 мощности, поступающей в подогреватель, регистратор 13, отградуированный в единицах скорости потока, подогреватель 14, источник 15 стабилизированного напряжения, полупроводниковый терморезистор 16 без подогрева, полупроводниковый терморезистор 17 с подогревом, операционный усилитель 18. The hot-wire device contains a temperature-sensitive circuit 1 for measuring the temperature of the medium, an overheat switch 2, a first adder 3, a multiplication unit 4, a division unit 5, a scaling amplifier 6, a temperature-sensitive circuit 7 for measuring the flow rate, a logarithm unit 8, a second adder 9, amplifier 10, heater power supply 11, power regulator 12 supplied to the heater, recorder 13, graduated in units of flow rate, heater 14, stabilized voltage source 15, semiconductor thermistor 16 without heating, semiconductor thermistor 17 with heating, operational amplifier 18.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

По принципу действия его можно рассматривать как специальную замкнутую автоматическую систему поддержания заданного перегрева θo (см.фиг.2) с раздельной компенсацией внешних возмущений, а именно изменение температуры среды компенсируется в целях формирования задающего воздействия и обратной связи, а изменение скорости потока среды компенсируется регулированием температуры подогревателя Тп.According to the principle of operation, it can be considered as a special closed automatic system for maintaining a given overheat θ o (see Fig. 2) with separate compensation for external disturbances, namely, the change in the temperature of the medium is compensated in order to form a driving action and feedback, and the change in the flow rate of the medium is compensated regulation of the temperature of the heater T p .

Цепь формирования задающего воздействия (ЦФЗВ) состоит из блоков 1-6 включительно (фиг.1). Выходной сигнал блока 6 описывается как
Uзад(Tc,θo) =

Figure 00000001

(1)
Действительно, выходной сигнал блока 1, равный температуре среды Тс, складывается в блоке 3 с заданным перегревом θo , который устанавливается задатчиком 2 перегрева. Полученная сумма (Tc+θo) умножается блоком 4 на Тс, в результате чего получается сигнал, равный Tc˙(Tc+θo). Блок 5 формирует обратную величину, т.е.
Figure 00000002
, масштабирующий усилитель 6 с коэффициентом передачи B˙θo формирует сигнал Uзад( Tc,θo).The formation chain of the driving action (DPSF) consists of blocks 1-6 inclusive (figure 1). The output of block 6 is described as
U ass (T c , θ o ) =
Figure 00000001

(1)
Indeed, the output signal of block 1, equal to the temperature of the medium T c , is added to block 3 with a predetermined superheat θ o , which is set by the superheater 2. The resulting sum (T c + θ o ) is multiplied by block 4 by T s , resulting in a signal equal to T c ˙ (T c + θ o ). Block 5 generates the reciprocal, i.e.
Figure 00000002
, a scaling amplifier 6 with a transmission coefficient B˙θ o generates a signal U ass (T c , θ o ).

Цепь обратной связи (ЦОС) включает в себя термочувствительную цепь 7 и блок 8 логарифмирования (фиг.1). Сигнал на выходе блока 8 описывается как
Uoc(Tc,θ) =

Figure 00000003

(2)
Функцию элемента сравнения (ЭС) полученных сигналов Uзад(Tc,θo) и Uос(Tc,θo) выполняет сумматор 9. Его выходной сигнал
UΣ=
Figure 00000004
=
Figure 00000005

(3) где Δθ=θo-θ, по величине пропорционален отклонению действительного перегрева θ от заданного значения θo , а по знаку определяется направлением этого отклонения.The feedback circuit (DSP) includes a temperature-sensitive circuit 7 and a logarithm unit 8 (Fig. 1). The signal at the output of block 8 is described as
U oc (T c , θ) =
Figure 00000003

(2)
The function of the comparison element (ES) of the received signals U ass (T c , θ o ) and U OS (T c , θ o ) is performed by the adder 9. Its output signal
U Σ =
Figure 00000004
=
Figure 00000005

(3) where Δθ = θ o -θ, is proportional in magnitude to the deviation of the actual overheating θ from the given value of θ o , and by the sign is determined by the direction of this deviation.

В остальном устройство работает как обычная система регулирования: сигнал рассогласовывания Uε усиливается по величине (блок 10), усиливается по мощности (блоки 11,12) и воздействует на объект регулирования (подогреватель 14), изменяя его состояние (температуру Тп) таким образом, чтобы сигнал рассогласования Uε уменьшался до нулевого (или достаточно малого) значения. При этом регистратор 13, отградуированный в единицах скорости потока, показывает величину скорости потока среды.Otherwise, the device works like a normal control system: the mismatch signal U ε is amplified in magnitude (block 10), amplified in power (blocks 11,12) and acts on the control object (heater 14), changing its state (temperature T p ) in this way so that the mismatch signal U ε decreases to zero (or sufficiently small) value. In this case, the recorder 13, graded in units of flow velocity, shows the magnitude of the flow velocity of the medium.

Регулятор, приведенный на фиг.1, включает в себя блоки 10,12 и реализует принцип пропорционального регулирования (П - регулятор). Для повышения точности регулирования могут быть использованы другие известные типы регуляторов, например И, ИП, ДИП - регуляторы. The controller shown in figure 1, includes blocks 10,12 and implements the principle of proportional regulation (P - controller). To increase the accuracy of regulation, other known types of regulators can be used, for example, And, IP, DIP - regulators.

Claims (1)

ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее термочувствительные цепи для измерения температуры и скорости потока, задатчик перегрева, выход которого соединен с первым входом сумматора, источник стабилизированного напряжения, масштабирующий усилитель и регистратор скорости потока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, чувствительности и расширения диапазона измерения скорости потока, в него введены блоки перемножения, деления и логарифмирования, второй сумматор, усилитель, источник питания подогревателя, регулятор мощности и подогреватель, при этом термочувствительная цепь для измерения скорости потока выполнена в виде двух идентичных полупроводниковых терморезисторов, один из которых, снабженный подогревателем, включен в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, вход которого через другой полупроводниковый терморезистор подключен к источнику стабилизированного напряжения, а выход через блок логарифмирования - к первому входу второго сумматора, второй вход которого через последовательно соединенные масштабирующий усилитель, блок деления, блок перемножения, первый сумматор соединен с выходом термочувствительной цепи для измерения температуры, причем выход второго сумматора через усилитель подключен к управляющему входу регулятора мощности, выход которого через регистратор, проградуированный в единицах скорости, соединен с подогревателем, а вход - с источником питания подогревателя, при этом вход первого сумматора соединен с вторым входом блока перемножения. THERMOANEMOMETRIC DEVICE containing temperature-sensitive circuits for measuring temperature and flow rate, an overheat switch, the output of which is connected to the first input of the adder, a stabilized voltage source, a scaling amplifier and a flow velocity recorder, characterized in that, in order to increase accuracy, sensitivity and expand the measuring range flow rate, multiplication, division and logarithm blocks, a second adder, an amplifier, a heater power supply, a power regulator, are introduced into it and a heater, while the temperature-sensitive circuit for measuring the flow velocity is made in the form of two identical semiconductor thermistors, one of which, equipped with a heater, is included in the negative feedback circuit of the operational amplifier, the input of which is connected to a stabilized voltage source through the other semiconductor thermistor, and the output through the logarithm unit - to the first input of the second adder, the second input of which through a series-connected scaling amplifier, b division, multiplication unit, the first adder is connected to the output of the temperature-sensitive circuit for measuring temperature, and the output of the second adder is connected via an amplifier to the control input of the power regulator, the output of which is connected to a heater through a recorder calibrated in units of speed, and the input to a power source a heater, wherein the input of the first adder is connected to the second input of the multiplication unit.
SU4761881 1989-11-24 1989-11-24 Thermoelectric anemometer RU2017157C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4761881 RU2017157C1 (en) 1989-11-24 1989-11-24 Thermoelectric anemometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4761881 RU2017157C1 (en) 1989-11-24 1989-11-24 Thermoelectric anemometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2017157C1 true RU2017157C1 (en) 1994-07-30

Family

ID=21480941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4761881 RU2017157C1 (en) 1989-11-24 1989-11-24 Thermoelectric anemometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2017157C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 788004, кл. G 01P 5/12, 1980. *
2. Авторское свидетельство СССР N 834524, кл. G 01P 5/12, 1981. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4043196A (en) Method and apparatus for effecting fluid flow measurement in a single sensor
US5117691A (en) Heated element velocimeter
RU2017157C1 (en) Thermoelectric anemometer
US3910101A (en) Devices for measuring density
GB2297164A (en) Arrangement for measuring the through-flow in a fluid channel
US4527427A (en) Device for determining the flow rate of a flowing medium
US3447376A (en) High accuracy temperature measuring devices
Lee et al. Temperature compensation of hot-wire anemometer with photoconductive cell
SU1012022A1 (en) Liquid and gas flow parameter measuring device
SU958880A1 (en) Method and device for measuring non-stationary heat flux
SU970113A1 (en) Thermal flowmeter
SU788004A1 (en) Constant-temperature thermoanemometer
SU991308A1 (en) Flow speed measuring method
SU381901A1 (en) THERMAL FLOW METER
SU1204934A1 (en) Heat flow meter
SU964456A2 (en) Mark-type heat flowmeter
SU815657A1 (en) Direct-reading calorimetric power meter
SU1140044A1 (en) Device for measuring speed of non-isothermal flows
SU465551A1 (en) Heat flow meter
RU2034248C1 (en) Device for measuring temperature
SU1046685A1 (en) Method of hot-wire anemometric measurements of flow velocity vector pulsation
SU857880A1 (en) Hot-wire anemometer
SU509831A1 (en) Device for measuring flow rate
SU1157356A1 (en) Heat flowmeter
SU905865A1 (en) Device for simultaneous measuring of flow temperature and velocity