SU546821A1

SU546821A1 - Thermoanemometer

Info

Publication number: SU546821A1
Application number: SU2120817A
Authority: SU
Inventors: Валентин Семенович Постников; Станислав Алексеевич Аммер; Владимир Александрович Елисеев; Ольга Степановна Елисеева
Original assignee: Воронежский Политехнический Институт
Priority date: 1975-04-03
Filing date: 1975-04-03
Publication date: 1977-02-15

Description

1one

Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано дл измерени скорости движени газожидкостных потоков.The invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure the speed of movement of gas-liquid flows.

Известны устройства термоанелюметрического типа, предназначенные дл измерени скорости истока и жидкости, содержащие измерительный мост посто нного тока с двум термочувствительными элементами, выполненными в виде металлической нити, усилитель , нагреватель и регистратор 1-3.Thermal-antenna-type devices are known for measuring the velocity of the source and the fluid, which contain a measuring bridge of direct current with two temperature-sensitive elements made in the form of a metallic thread, an amplifier, a heater, and a recorder 1-3.

Недостатком этих устройств вл етс низка точность, чувствительность и мала раз решающа способность схемы измерени .The disadvantage of these devices is low accuracy, sensitivity and low resolution of the measurement circuit.

Ближайшим к предлагаемому изобретению ио технической сущности вл етс термоанемометр дл измерени скорости потоков воздушной среды, содержащий два термочувствительных моста в режиме пр мого подогрева, выполненных из полупроводников 4.The closest to the proposed invention, the technical essence is a hot-wire anemometer for measuring the velocity of air flow, containing two temperature-sensitive bridges in the mode of direct heating, made of semiconductors 4.

Однако такое устройство отличаетс недостаточной чувствительностью и инерционностью схемы измерени скорости. Это определ етс низкой стабильностью и большим разбросом параметров термочувствительных элементов вследствие сложной технологии их изготовлени , так как величина электропроводности и температурна чувствительность термочувствительных элементов завис т от точности дозировки компонентов, составл ющих полупроводниковую смесь, режима термообработки , наличи химических примесей, учесть которые дл каждого элемента не представл етс возмол ным.However, such a device is characterized by insufficient sensitivity and inertia of the velocity measurement circuit. This is determined by the low stability and wide variation of the parameters of thermosensitive elements due to the complicated technology of their manufacture, since the magnitude of electrical conductivity and temperature sensitivity of thermosensitive elements depend on the accuracy of the dosage of the components constituting the semiconductor mixture, the heat treatment mode, the presence of chemical impurities, which does not seem to be pleasurable.

Дл повышени чувствительности и стабильиости измерений малых скоростей газожидкостных потоков, уменьшени инерционности измерений в предлагаемом термоанемометреTo increase the sensitivity and stability of measurements of small velocities of gas-liquid flows, reduce the inertia of measurements in the proposed thermal anemometer

оба термочувствительных элемента выполнены из нитевидных кристаллов полупроводников с присоединенными к ним выводами, расположены параллельно, а величина протекающего через них тока в режиме пр мого подогреваBoth temperature-sensitive elements are made of filamentary semiconductor crystals with attached terminals, are arranged in parallel, and the magnitude of the current flowing through them in the mode of direct heating

выбираетс соответствующей нелинейному участку их вольтамперной характеристики.is selected corresponding to the nonlinear part of their current-voltage characteristic.

На фиг. 1 показан общий вид иредлагаемого термоанемометра. Два нитевидных кристалла 1 и 2 с присоединенными к ним выводами 3 вл ютс термочувствительными элементами. Они расположены параллельно и включены в илечи измерительного моста, электрическа схема которого приведена на фиг. 2. Резисторы 1 и Rz вл ютс сопротивлени ми термочувствительных элементов, Rs и R служат дл балансировки моста, а сопротивление R служит дл установки протекающего через чувствительные элементы тока, величина которого соответствует нелинейному участку их вольт-амиериой характеристики. Регистрирующее устройство нодключают к зажимам фиг. 3 показана вольт-амперна характеристика чувствительного элемента и величина рабочего тока /раб- Нелинейный режим работы приводит к нагреву чувствительных элементов выше температуры окружающей среды .FIG. 1 shows a general view of the proposed hot-wire anemometer. The two whisker crystals 1 and 2 with the leads 3 attached to them are thermo-sensitive elements. They are arranged in parallel and are included in the measuring bridge, the electrical circuit of which is shown in FIG. 2. Resistors 1 and Rz are the resistances of the temperature-sensitive elements, Rs and R are used to balance the bridge, and the resistance R is used to set the current flowing through the sensing elements, the value of which corresponds to the non-linear portion of their current-voltage characteristics. The recording device is connected to the terminals of FIG. 3 shows the current-voltage characteristic of the sensitive element and the magnitude of the operating current / slave. Non-linear operation leads to the heating of sensitive elements above the ambient temperature.

Устройство работает следующим образом. При движении газа или жидкости относительно термоанемометра второй чувствительный элемент по ходу потока нагреваетс больше , чем первый, так как он расположен в потоке тепла, идущего от первого чувствнтелького элемента. Это вызывает по вление на выходе ранее уравновешеииого измерительного моста напр жени , пропорционального скорости потока газа. Нри измерении направлени потока газа измен етс знак этого напр лсени вследствие того, что тогда чувствительные элементы помен ютс местами относительно газового потока.The device works as follows. When a gas or liquid moves relative to the thermal anemometer, the second sensitive element heats up more than the first along the stream, as it is located in the heat flow coming from the first sensitive element. This causes the appearance at the outlet of a previously balanced measuring bridge voltage proportional to the gas flow rate. In measuring the direction of the gas flow, the sign of this voltage changes due to the fact that then the sensitive elements are swapped relative to the gas flow.

При этом схема измерени обеспечивает возможность регулировани в широких пределах величины сопротивлени чувствительных элементов, что позвол ет достигнуть минимальной тепловой посто пной времени термоанемометра .At the same time, the measurement circuit provides the ability to control over a wide range the resistance values of the sensitive elements, which makes it possible to achieve the minimum thermal time of the thermoanemometer.

Фиг. 1FIG. one

Ф о р м у .:i а и 3 о б р е т с н и ЯF o rm y.: I a and 3 o bre ssn and I

Термоанемометр, содержащий два термочувствительных элемента из полупроводников, включенные в смежные плечи измерительного моста в режиме пр мого подогрева, отличающийс тем, что, с целью повышени чувствительности и стабильности измерений малых скоростей газожидкостных потоко-в, уменьшени инерционности измерений, проводпик выполнен из нитевидиых кристаллов, например кремни , расположенных иараллельно друг другу, причем величина нротекающего через них тока в режиме пр мого подогрева выбираетс соответствующей нелинейному участку их вольтамиерной характеристики.Thermoanemometer containing two temperature-sensitive elements made of semiconductors, included in the adjacent arms of the measuring bridge in the direct heating mode, characterized in that, in order to increase the sensitivity and stability of measuring small gas-liquid flow rates, to reduce the inertia of measurements, the wire is made of threadlike crystals, for example, silicon, which are located parallel to each other, and the current flowing through them in the direct heating mode is chosen corresponding to the nonlinear part weave their voltameric characteristics.

Источники информации, прии тые во внидмание при экспертизе:Sources of information taken into account in the examination:

1.Ма кин В. П., Доиченко Э. Г. Электронные системы дл автоматизированного измерени характеристик потоков жидкостей и газов, М., «Энерги , 1970, с. 12.1. Maine V. V. Kin, E. G. Doichenko. Electronic Systems for Automated Measurement of Fluid and Gas Flow Characteristics, Moscow, Energiya, 1970, p. 12.

2.Катыс Г. П. Методы и приборы дл измерени параметров нестационарных тепловых процессов, М., «Машгиз, 1959, с. 201.2. Katys G. P. Methods and instruments for measuring parameters of non-stationary thermal processes, M., “Mashgiz, 1959, p. 201

3.Винниченко Н. К. и др. Турбулентность в свободной атмосфере, Гидрометиздат, Л., 1968, с. 57-63.3. Vinnichenko NK and others. Turbulence in the free atmosphere, Gidrometizdat, L., 1968, p. 57-63.

4.Авторское свидетельство № 175318, М. Кл.2 G 01Р 5/10, 1969 (прототип).4. The author's certificate number 175318, M. Kl.2 G 01P 5/10, 1969 (prototype).

//