SU1737348A1 - Термоанемометрическое устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и позвол ет повысить чувствиА тельность и точность измерений термоане- мометрического устройства. Перед измере- нием скорости потока производитс  температурна  коррекци  устройства, в результате которой управл емое сопротивление 2 по величине остаетс  равным сопротивлению термодатчика 3 при температуре среды. Подогреватель 4 подключаетс  к источнику 10 мощности, а выход операционного усилител  5 подключаетс  к второму входу сумматора 8. С изменением скорости потока мен етс  поступающа  в подогреватель мощность, регистрируема  блоком 12, отградуированным в единицах скорости потока. 1 ил. (Л XI СА) XJ СО 00

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  скорости потока жидких и газообразных сред термоанемометрическими методами с помощью одного датчика.

Известны термоанемометры, содержащие включенные в мостовую схему измерительный преобразователь скорости и термокомпенсационный преобразователь, цепь термокомпенсации и регистратор ско- рости 1.

По технической сущности наиболее близким к за вленному устройству  вл етс  термоанемометрическое устройство, включающее в себ  датчик, термометр сопротивлени , термоанемометр с управл емым сопротивлением, управл емую ключевую схему, два запоминающих блока, сумматор и блок компенсации 2.

Его недостатками  вл ютс  низка  чувствительность и мала  точность измерений, обусловленные использованием в качестве датчика линейного терморезистора пр мого подогрева, включенного в мостовую схему термоанемометра.

Цель изобретени  - повышение чувствительности и точности измерени  скорости потока среды.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что во всем температурном диапазоне среды независимо от скорости ее движени  поддерживаетс  посто нной разность температур # подогревател  и контролируемой среды. Поскольку полный тепловой поток Q нагретого тела определ етс  формулой Q %5в , где S - поверхность нагретого тела;

Ј - коэффициент теплоотдачи, завис щей от геометрических параметров тела, скорости потока среды и ее теплофизиче- ских свойств,

то при посто нных значени х S и в по количеству подводимого тепла Q можно судить о скорости потока данной среды,

Основна  техническа  задача, решаема  данным изобретением, - формирование во всем температурном диапазоне среды сигнала, завис щего от перегрева #подогревател , и его использование в автоматической системе поддержани  заданного значени  перегрева во .

На чертеже представлена блок-схема термоанемометрического устройства.

В него вход т источник 1 опорного напр жени , управл емое сопротивление 2, датчик 3, подогреватель 4, операционный усилитель 5, след ща  схема 6, функциональный преобразователь 7, сумматор 8, усилитель 9, регулируемый источник 10

мощности подогрева, ключева  схема 11 и регистратор 12, отградуированный в единицах скорости потока.

Устройство работает в двух режимах, каждый из которых устанавливаетс  ключевой схемой, а именно:

-режим температурной коррекции;

-режим измерени  скорости потока. Ключева  схема может управл тьс  ли0 бо вручную, либо от тактового генератора (на чертеже не показан).

В режиме температурной коррекции ключева  схема находитс  в состо нии, изображенном на чертеже, когда подогрева5 тель 4 обесточен, первый вход след щей системы.подключен к выходу источника 1 опорного напр жени , а второй - к выходу операционного усилител  5. Поскольку в этом режиме температура подогревател 

0 совпадает с температурой среды, то сопротивление датчика 3 также соответствует температуре среды. Сигнал рассогласовани  на входе след щей схемы 6 будет отличным от нул  и активно воздействовать на

5 нее до тех пор, пока управл емое сопротивление 2 по величине не станет равным сопротивлению датчика 3. Тогда коэффициент передачи усилител  5 примет значение - 1, напр жение на его выходе станет равным 0 Uc, а сигнал рассогласовани  след щей системы - соответственно нулю. На этом заканчиваетс  температурна  коррекци  устройства.

При переводе ключевой схемы в режим

5 измерени  скорости потока выходной сигнал след щей системы фиксируетс  (запоминаетс ), управл емое сопротивление 2 по величине остаетс  равным сопротивлению термодатчика 3 при температуре среды, т.е.

R2 Аехр (-,-) , где А,В - посто нные

1ср

полупроводникового термодатчика 3; ТСр - температура среды. Подогреватель 4 подключаетс  к источ- 5 нику 10 мощности, а выход операционного усилител  5 подключаетс  к второму входу сумматора 8. Напр жение на этом входе будет определ тьс  выражением

0

U2 -Uo ехр - т

|

В-0

;,

ср(Тср+0) где Uo напр жение опорного источника 1. Напр жение на первом входе сумматора 8 задаетс  функциональным преобразо- 5 вателем 7 и устанавливаетс  равным

Ui U0 ехр -т-гт-хтг-

где во л .

Тер ( ТСр + и0 ) заданный перегрев подогреватеВ результате на формируетс -сигнал

выходе сумматора 8 В -во

Uz (- -р --гтг- ) -ехр (I ср ( I ср т (70 J /

В-0

,

ТСр(ТСр+#))

который через усилитель 9 воздействует на источник 10 мощности таким образом, чтобы свести сигнал Ц к значению, близкому (равному) к нулю. В этом состо нии устройства перегрев 8 близок (равен) заданному в функциональном преобразователе значению в0 .С изменением скорости потока мен етс  поступающа  в подогреватель мощность, регистрируема  регистратором 12, отградуированным в единицах скорости.

Дл  повышени  точности измеренийпу- тем исключени  статической ошибки замкнутой системы регулировани  температуры подогревател , усилитель 9 может быть заменен интегратором с соответствующей коррекцией динамических свойств устройства .

В качестве след щей схемы 6 может быть использован автокомпенсатор напр жени  с фиксацией выходного сигнала, а функциональный преобразователь 7 может быть выполнен по схеме однопол рного преобразовател . Построение зависимости , аппроксимируемой функциональным преобразователем, может быть выполнено как расчетным, так и экспериментальным способами. Экспериментальный способ дает более точные результаты, Дл  этого в устройстве датчик 3 замен ют магазином сопротивлений. Устройство с помощью ключевой схемы последовательно перевод т то в режим температурной коррекции, то в режим измерени  скорости потока.

В режиме температурной коррекции магазином устанавливают сопротивление, равное расчетному значению сопротивлени  датчика 3 при определенном значении

D

температуры среды: А-ехр ( ) . На выхо| ср

де след щей системы устанавливаетс  напр жение U , при котором управл емое сопротивление 2 по величине равно установленному на магазине.

Затем устройство перевод т в режим измерени  скорости. При этом фиксируетс 

управл емое сопротивление 2 и напр жение и .

Магазином устанавливают сопротивление , соответствующее сопротивлению дат- чика при заданном перегреве во .вычисл емое

D

по формуле (-,--,а ). После этого

I ср т о

измер ют напр жение, которое принимают за абсциссу аппроксимируемой функциональным преобразовател м зависимости, и напр жение на выходе операционного усилител , которое принимают за ординату этой зависимости. Аналогична  процедура выполн етс  дл  других значений ТСр в заданном рабочем диапазоне температур контролируемой среды.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Термоанемометрическое устройство, содержащее датчик, управл емое сопротивление , ключевую схему и сумматор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности и точности измерени , в него введены источник опорного напр жени , подключенный к первому выводу управл емого сопротивлени  и к первому выводу ключевой схемы, операционный усилитель , включенный между вторым выводом управл емого сопротивлени  и вторым выводом ключевой схемы, след ща  схема,

   подключенна  первым и вторым входами соответственно, к третьему и четвертому выводам ключевой схемы, а выходом соединенна  с входом управлени  управл емого сопротивлени , функциональный преобразователь , включенный между входом управлени  управл емого сопротивлени  и первым входом сумматора, а также усилитель , подключенный входом к выходу сумматора , источник мощности подогрева и

   последовательно соединенные регистратор и подогреватель, имеющий термический контакт с датчиком, выполненным в виде полупроводникового терморезистора с косвенным подогревом и включенным в цепь

   отрицательной обратной св зи операционного усилител , второй вход сумматора соединен с п тым выводом ключевой схемы, шестой и седьмой выводы которой соединены соответственно с входом регистратора и

   выходом источника мощности подогрева, подключенного управл ющим входом к выходу усилител .