SU1108331A1

SU1108331A1 - Thermal flowmeter

Info

Publication number: SU1108331A1
Application number: SU813247892A
Authority: SU
Inventors: Лев Зиновьевич Ровенский; Борис Вениаминович Рогачев; Станислав Кузьмич Ермашов; Евгений Васильевич Дмитриев; Владимир Николаевич Северцев
Original assignee: Предприятие П/Я В-8495
Priority date: 1981-02-13
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1984-08-15

Abstract

ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР, содержащий теплоизол ционный корпус и трубку дл пропускани газа с расположенными на ней нагревателем и двум терморезисторами, располс кенными по обе стороны от нагревател и включенными в мостовую cxevy, два других плеча которой образованы посто нными резисторами, отличающийс тем, что, с целью повышени точности за счет линеаризации .градуировочной характеристики, он содержит измерительный усилитель, включенный в измерительную диагоНсшь мостовой схемы , и источник тока, вход которого через переменный резистор соединен с выходом измерительного усилител , а выход - с нагревателем.A HEAT FLOWMETER containing a heat insulating body and a tube for gas transmission with a heater located on it and two thermistors located on both sides of the heater and included in the cxevy pavement, the two other arms of which are formed by constant resistors, characterized in that increase of accuracy due to linearization of the calibration characteristic, it contains a measuring amplifier included in the measuring diagonal of the bridge circuit, and a current source, the input of which is through an alternating cut Sided connected to the output of the measuring amplifier, and the output - to the heater.

Description

Изобретение относитс к измерени расхода газа, преимущественно дл измерени технологических газов в оборудовании дл производства изделий электронной техники. Известен тепловой расходомер газ содержащий Теплоизол ционный корпус трубку дл пропускани измер емого потока газа и расположенные на ней терморезисторы и нагреватели, включенные в измерительную схему ij. Недостатком этого расходомера в л етс нелинейность градуировочных характеристик, Наиболее близким к изобретению вл етс тепловой расходомер газа, содержащий теплоизол ционный корпус и трубку дл пропускани газа с рас положенными на ней нагревател ми и двум терморезисторами, расположенн ми на трубке по обе стороны от нагревател и включенными в мостовую схему, два других плеча которой образованы посто нными резисторами. П тание мостовой схемы нагревател ос ществл етс от источников напр жени . 2. Такой расходомер имеет нелинейну градуировочную характеристику. Нелинейность градуировочных характери тик известного расходомера объ сн етс тем, что при увеличении расхода газа происходит снижение температуры терморезисторов и нагревател , что приводит к уменьшению чувст вительности расходомера и, следовательно , к искривлению градуировочной характеристики. Второй причиной нелинейности градуировочных характеристик вл етс нелинейное распре деление потока через байпасный канал и трубку с обмотками расходомера. Целью изобретени вл етс повышение точности за счет линеаризации градуировочной характеристики. Поставленна цель достигаетс тем что расходомер, содержащий теплоизол ционный корпус и трубку дл пропуска ни газа с расположенными на ней нагревателем и двум терморезисторами расположенными на трубке по обе стороны от нагревател и включенными в мостовую схему, два других плеча которой образованы посто нными резисторами, содержит такж измерительный усилитель, включенный в измерительную диагональ мостовой схемы, и источник тока, вход которо го-через переменный резистор соединен с выходом измерительного усилите л , а выход - с нагревателем. На фиг. 1 представлены градуировочные характеристики расходомера пр различных значени х температуры перегрева; на фиг. 2 - расходомер, общий вид. Как показали исследовани , градуч ровочные характеристики тепловых рас ходомеров завис т от начальной температуры перегрева терморезисторов и нагревател относительно окружающей среды при отсутствии расхода газа (ДТ) . Температура перегрева определ етс подводимой и отбираемой от терморезисторов и нагревател мощностью. Подводима мощность пр мо пропорциональна квадрату тока через нагреватель . Отбираема мощность определ етс величиной расхода газа. В результате этого градуировочные характеристики расходомера при посто нном токе через нагреватель описываютс функци ми вида у k/x. Если увеличивать ток через нагреватель пропорционально увеличению расхода газа, то рабоча точка расходомера будет переходить с одного значени и Т до другого ДТ2 и ЛТ. (фиг. 1), что приведет к линеаризации градуировочной характеристики . Выбор материала нагревател мало завис щим от температуры (ТКС i 0,0001 1/град, например, нихром ) обеспечивает квадратичную, а не кубическую зависимость выдел емой на нагревателе мощности от протекающего через него тока. Расходомер {фиг. 2) состоит из теплоизол ционного корпуса 1, внутри которого находитс трубка 2 дл пропускани газа, на которой расположены первый 3 и второй 4 терморезисторы и нагреватель 5. Терморезисторы 3 и 4 образуют два плеча мостовой схемы, двум другими плечами которой вл ютс посто нные резисторы б. Мос това схема питаетс от источника 7 напр жени . Измерительна диагональ мостовой схемы подключена к входам измерительного усилител 8, выход которого через переменный резистор 9 подключен к входам источника 10 тока , управл емого напр жением с измерительного усилител . К выходу источника 10 тока подключен нагреватель 5. Расходомер работает следующим образом . При отсутствии расхода газа через терморезисторы 3 и 4 и нагреватель 5 проход т токи, задаваемые источником 7 напр жени и источником 10 тока. Проход щие токи разогревают нагреватель до температуры на 60-70°С больше температуры среды и термосопротивлени до температуры на 20-30°С больше температуры среды. При отсутствии расхода газа температуры первого и второго терморезисторов одинаковы. Мост сбалансирован, и входной сигнал с измерительного усилител 8 павен нулю. Когда по вл етс поток , то первый терморезистор 3 охлаждаетс газом, а второй терморезистор 4 нагреваетс газом, так как на него поступает газ, нагретый в области, нагревател 5. Изменение температурыThe invention relates to the measurement of gas flow, mainly for the measurement of process gases in equipment for the production of electronic products. The known heat flow meter is a gas containing a heat insulating body tube for passing the measured gas flow and thermistors and heaters located on it, included in the measuring circuit ij. The disadvantage of this flow meter is the nonlinearity of the calibration characteristics. The closest to the invention is a gas heat flow meter that contains a heat insulating body and a tube for passing gas with heaters and two thermistors located on it on both sides of the heater and included in the bridge circuit, the other two arms of which are formed by constant resistors. The sweating of the bridge circuit of the heater is effected from voltage sources. 2. Such a flow meter has a non-linear calibration characteristic. The nonlinearity of the calibration characteristics of a known flow meter is due to the fact that with an increase in gas flow, the temperature of the thermistors and the heater decreases, which leads to a decrease in the sensitivity of the flow meter and, consequently, to the curvature of the calibration characteristic. The second reason for the nonlinearity of the calibration characteristics is the nonlinear distribution of the flow through the bypass channel and the tube with the windings of the flow meter. The aim of the invention is to improve the accuracy due to the linearization of the calibration characteristics. The goal is achieved by the fact that a flow meter containing a heat insulating body and a tube for passing gas with a heater located on it and two thermistors located on the tube on both sides of the heater and included in a bridge circuit, the two other arms of which are formed by constant resistors, also contains the measuring amplifier, included in the measuring diagonal of the bridge circuit, and the current source, the input of which through a variable resistor is connected to the output of the measuring amplification l, and the output - from by the navigator. FIG. Figure 1 shows the calibration characteristics of the flow meter at various overheating temperatures; in fig. 2 - flow meter, general view. Studies have shown that the grading characteristics of the flowmeters of the flowmeters depend on the initial superheat temperature of the thermistors and the heater relative to the environment in the absence of a gas flow (DT). The superheat temperature is determined by the input and output power from the thermistors and the heater. The power supplied is directly proportional to the square of the current through the heater. The power taken is determined by the gas flow rate. As a result, the calibration characteristics of the flow meter at a direct current through the heater are described by functions of the form at k / x. If you increase the current through the heater in proportion to the increase in gas flow, then the operating point of the flow meter will move from one value and T to another DT2 and LT. (Fig. 1), which will lead to the linearization of the calibration characteristics. The choice of heater material with low temperature dependence (TCR i 0.0001 1 / degree, for example, nichrome) provides a quadratic rather than cubic dependence of the power released on the heater on the current flowing through it. Flow meter {FIG. 2) consists of a heat insulating body 1, inside which is a tube 2 for passing gas, on which the first 3 and second 4 thermistors and heater 5 are located. Thermistors 3 and 4 form two arms of a bridge circuit, the other two arms of which are constant resistors b. The moscow circuit is powered from voltage source 7. The measuring diagonal of the bridge circuit is connected to the inputs of the measuring amplifier 8, the output of which through a variable resistor 9 is connected to the inputs of the current source 10 controlled by the voltage from the measuring amplifier. To the output of the current source 10 is connected to the heater 5. The flow meter operates as follows. In the absence of gas flow, thermistors 3 and 4 and heater 5 pass through currents set by voltage source 7 and current source 10. The flowing currents heat the heater to a temperature of 60-70 ° C more than the temperature of the medium and thermal resistance to a temperature of 20-30 ° C more than the temperature of the medium. In the absence of gas flow temperature of the first and second thermistors are the same. The bridge is balanced, and the input signal from the measuring amplifier 8 is not zero. When a flow appears, the first thermistor 3 is cooled with gas, and the second thermistor 4 is heated with gas, as it is supplied with gas heated in the region of heater 5. Temperature change

терморезисторов 3 и 4 приводит к изменению величины их сопротивлений, вызывающей разбаланс мостовой схемы и приводит к по влению выходного сиг нала на выходе измерительного усилител 8. Если бы движок резистора 9 находилс точно посередине, то выходной ток источника 10 тока не измен лс бы и происходило бы снижение температуры нагревател , привод щее к нелинейности градуировочной характеристики . Но положение движка резистора 9 выбираетс при градуировке расходомера таким, что увеличение выходного напр жени измерительного , усилител 8 вызывает увеличение тока нагревател , что компенсирует отбираемую газом мощность от нагревател и нелинейность делени потока газа, если через расходомер пропускаетс лишь часть общего потока, и тем самым линеаризует градуировочную характеристику . Таким образом, выходной сигнал измерительного усилител 8 увеличиваетс линейно с увеличением расхода газа.thermistors 3 and 4 leads to a change in the value of their resistances, causing imbalance of the bridge circuit and leads to the appearance of the output signal at the output of measuring amplifier 8. If the slider of resistor 9 were exactly in the middle, the output current of current source 10 would not change would reduce the temperature of the heater, leading to non-linearity of the calibration characteristic. But the position of the slider of the resistor 9 is selected when calibrating the flow meter such that increasing the output voltage of the measuring amplifier, amplifier 8 causes an increase in the heater current, which compensates for the gas output from the heater and the nonlinearity of dividing the gas flow if only a part of the total flow passes through the flow meter and linearizes the calibration characteristic. Thus, the output of measurement amplifier 8 increases linearly with increasing gas flow.

Линеаризаци градуировочной характеристики позвол ет упростить и сделать более удобной эксплуатацию рг.сходомеров дл расходов от О до 3 л/г. Дл измерени больших расходов примен ютс байпасы. Нелинейность расходомеров не более 2%.The linearization of the calibration characteristic makes it possible to simplify and make more convenient the operation of the flow meter for consumption from 0 to 3 l / g. Bypasses are used to measure high costs. Nonlinearity of flow meters is not more than 2%.

//

.Ш...... .Sh ......

77...Ш,Ц........77 ... W, C ........

Claims

THERMAL FLOW METER, comprising a heat-insulating casing and a gas transmission pipe with a heater and two thermistors located on both sides of the heater and included in the bridge circuit, the other two arms of which are formed by constant resistors, characterized in that, in order to increase accuracy due to the linearization of the calibration characteristic, it contains a measuring amplifier included in the measuring diagonal of the bridge circuit, and a current source, the input of which is through a variable resistor connected to the output of the measuring amplifier, and the output to the heater.

fig)