RU9315U1 - Термоанемометр - Google Patents

Abstract

Термоанемометр, содержащий чувствительный элемент с термокомпенсирующим сопротивлением, включенный в электрическую схему с усилителем-преобразователем выходного сигнала, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде тонкостенной металлической пластины с измерительным отверстием, внутри которого в плоскости пластины расположена выполненная из тугоплавкого металла нагреваемая нить, соединенная с термокомпенсирующим сопротивлением, покрытая с двух сторон защитной пленкой.

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скоростей нотоков жидкостей и газов.

В настоящее время известны термоанемометры, содержащие электрическую измерительную систему, чувствнггельные элементы в виде терморезисторов на базе монокристаллов ( Патент РФ № 2024023 кл.О01Р 5/12,1994г. ), либо нитей накаливания с термонарами (Авторское свидетельство СССР № 748247 кл.О01Р 5/12, 1980г.). Недостатками этих устройств является невозможность измерения вектора скорости нотока V, малый диапазон измерений скорости потока и в ряде случаев невозможность измерения параметров запыленных промыщленных потоков газа.

Ближайшим по технической сущности является полупроводниковый термоанемометр (Авторское свидетельство СССР № 1647407 А1 кл.О01Р 5/12, 1991г.), содержащий Ч5«ствительный элемент из монокристалла теллура, выполненный в виде конуса. Такой термоанемометр позволяет измерять только воздущные потоки, имеет градуированную (тарировочную) характеристику в диапазоне скоростей потока от О до 1м/с и не дает

возможности определять вектор скорости, т.е. возможные углы атаки и скольжения течения.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Цель достигается тем, что чувствительный элемент выполнен в виде тонкостенной металлической пластины, содержащей измерительное отверстие, внутри которого в плоскости пластины расположена нагреваемая нить, покрытая защитной пленкой.

На фиг. 1 показана схема термоанемометра; на фиг.2 его тарировочные характеристики в воздущном потоке, воде и моторном масле; на фиг.З тарировочная характеристика при гоменении угла атаки а чувствительного элемента.

Термоанемометр содержит плоский чувствительный элемент 1, имеющий измерительное отверстие 2, нагреваемую нить 3, запщтную пленку 4, термокомпенсатор 5. С помощью токовыводов 6 чувствительный элемент подключается в диагональ электрического моста 7, соединенного с усилителем 8 и регистрирующим вольтметром 9.

Термоанемометр изготовлен следующим образом:

Нагреваемая нить 3, выполненная из тугоплавкого металла (например, вольфрама) соединяется с термокомпенсирующим сопротивлением 5, покрывается с обеих сторон тонкой защитной диэлектрической пленкой 4

(например, полиамидной смолы) и закрепляется внутри металлической пластинки 1 так, чтобы расположить нить в измерительном отверстии 2.

Размеры чувствительного элемента 1 выбираются в зависимости от масштаба измеряемого течения таким образом, чтобы не вызвать существенного искажения потока.

Принцип действия и устройство термоанемометра основаны на ювестном физическом эффекте зависимости температуры нагретого проводника (в нашем случае электронагреваемая нить 3), помешенного в поток жидкости или газа, от скорости его обтекания.

Чувствительный элемент 1 с помошью державки устанавливают в исследуемый поток и подключают к мостовой электрической схеме 7. Напряжение с измерительной диагонали моста поступает на усилительВ. Выходное напряжение усилителя, используемое для питания моста при охлаждении нити увеличивается и нить нагревается. При повышеьши температуры нити, напряжение питания падает и нить охлаждается. Таким путем поддерживается постояннаятемпература ниги в условиях

изменяющейся скорости диагностируемого потока. С помощью вольтметра 9 измеряют это напряжение Е и по его величине определяют скорость потока V.

Типичные зависимости показаний вольтметра от скорости и угла атаки представлены соответственно на фиг. 2 и 3. Тарировочные зависимости для

каждого чувствительного элемента получают в потоках с известной, но изменяемой скоростью потока, например, в аэродинамических трубах и гидроканалах. Зная эти зависимости определяют неизвестный вектор скорости в исследуемых течениях.

Необходимо отметить в качестве особенностей, присущих данному термоанемометру, наличие «вилки в сигнале (а) при малых углах атаки, что объясняется физической природой обтекания крыла в виде тонкой пластинки в дозвуковом потоке. Этот факт позволяет точно определить направление вектора скорости в исследуемом потоке путем вращения державки с чувствительным элементом 1 вдоль продольной оси до появления характерного всплеска величины Е. Кроме того, предложенное устройство, благодаря его конструктивным особенностям, в отличие от прототипа, позволяет проводить измерения в промыщленных потоках с существенным загрязнением без разрушения нагревательного элемента и в более щироком диапазоне скоростей течения.

Термокомпенсирующее сопротивление 5, установленное в корпусе пластины 1, подключаемое в диагональ моста 7, позволяет скомпенсировать возможные изменения температуры диагностируемого потока и уменьпшть погрепшости измерения скорости.

Таким образом, с помощью предложенного термоанемометра можно с достаточной степенью точности измерить вектор скорости воздушных и жидкостных потоков в различных областях народного хозяйства.

Президент правления ТОО «Ценгр Аэротех

/ Лысенко Л.Н. /

Claims (1)

1. Термоанемометр, содержащий чувствительный элемент с термокомпенсирующим сопротивлением, включенный в электрическую схему с усилителем-преобразователем выходного сигнала, отличающийся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде тонкостенной металлической пластины с измерительным отверстием, внутри которого в плоскости пластины расположена выполненная из тугоплавкого металла нагреваемая нить, соединенная с термокомпенсирующим сопротивлением, покрытая с двух сторон защитной пленкой.