SU746290A1 - Electrothermoanemometer with temperature compensation - Google Patents
Electrothermoanemometer with temperature compensation Download PDFInfo
- Publication number
- SU746290A1 SU746290A1 SU782635222A SU2635222A SU746290A1 SU 746290 A1 SU746290 A1 SU 746290A1 SU 782635222 A SU782635222 A SU 782635222A SU 2635222 A SU2635222 A SU 2635222A SU 746290 A1 SU746290 A1 SU 746290A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- sensor
- working
- bridge
- compensating
- measuring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
(S) ЭЛЕКТРОТЕРМОАНЕМОМЕТР С ТЕМПЕРАТУРНОЙ Изобретение относитс к.измерительной технике и предназначено дл измерени и осциллографировани ско рости низкотемпературных газовых по токов при произвольных переходных процессах в газовой среде. Известны электротермоанёмометры с температурной компенсацией, имеющие датчик, состо щий из рабочей и компенсирующей нитей, расположенных в одном измерительном объеме и вклю ченных в два соседних параллельных плеча измерительного моста 1 . Недостатком этих устройств вл етс низка пространственна разреш ща способность датчика, необходимость перестройки установок при измерении в определенном диапазоне температур и скоростей потока и недостаточно высока надежность. Наиболее близким по технической сущности вл етс электротермоанемо метр, в котором датчик скорости выполнен в виде двух нитей из одного материала, расположенных параллельно друг другу в одном измерительном объеме и включенных в два сосед них параллельных плеча измерительно го моста, причем из услови равенст посто нных времени компенсирующа КОМПЕНСАЦИЕЙ нить имеет больший диаметр, чем рабоча нить, а из условий прохождени большей части тока моста через рабочую нить компенсирующа имеет значительно большую длину, чем рабоча , поэтому она намотана в виде нескольких витков на распорках и расположена в стороне от рабочей нитиС -Такое расположение компенсирующей нити приводит к тому, что услови ее обтекани исследуемым потоком и услови теплоотдачи в поток сильно отличаютс от таковых дл рабочей нити. В то же врем чувствительного элемента значительно превышает объем, необходимый дл ра15очей нити, что ухудшает пространственную разрешающую способность датчика. Кроме того, дл измерени в различных диапазонах температуры и скорости потока и в различных газовых средах требуетс перестройка уставок уточнени температурной компенсации. Цель изобретени - повышение точности измерени и надежности датчика скорости, расширение функциональных возможностей датчика. Это достигаетс тем, что датчик снабжен потенциометром, движок которого соединен с прёдусилителем, а . цепь температурной компенсации вьшол нена в виде двух параллельно соединенных компенсирующих нитей, включе ных последовательно с рабочей нитЬю расположенных на равных рассто ни х от рабочей нити и параллельно ей, . причем все нити лежат в одной плоскости . Кроме того, плоскость расположени рабочей и компенсирующей нитей образует с осью датчика угол 45, причем рабоча нить пересекает указанную ось под углом 90. На фиг. 1 изображен датчик скорости; на фиг. 2 - принципиальна схема электротермоанемометра с тем .пературной компенсацией; на фиг.3 - схематический разрез рабочей.части датчика скорости с раздвоенными ножк .ами; на фиг. 4 - расположение и форма сплошных ножек датчика. Электротермоанемометр содержит да чик, имеющий рабочую нить 1, укрепленную на двух ножках 2 и 3, компен сирующую цепь, состо щую из двух нитей 4 и 5 большего диаметра, чем рабоча нить 1, укрепленных в одной плоскости с рабочей параллельно ей равных рассто ни х от нее и симметри но по отношению к центру рабочей нити на двух раздвоенных ножках 6 и 7 охватывающих своими основани ми (чер изол цию) ножки 2 и 3. Через полый стержень 8 проходит шесть проводников , причем два из них 9 и 10, отхо д щие от ножек 3 и 7, соединены с концами потенциометра уточнени температурной компенсации 11 с движ ком 12, расположенного у основани стержн 8 датчика в корпусе его штеп сельного разъема 13. Четыре провода 14-17, проход щие через стержень 8, отход т попарно от ножек 2 и 6. Через экранированный удлинительный, шланг 18 и разъем 19 осуществл етс подключение к измерительной схеме, к тора включает в себ блок измерительного моста 20, содержащий резисторы 21 и 22 со ступенчатой настройкой , потенциометр 23 с плавной настройкой и посто нный резистор 24. Балансный предусилитель 25 с входными клеммами 26 и 27 служит дл усилени сигнала диагонали измерительно го моста. Схема содержит регул тор 28 тока моста, измерительный усилитель 29, выходные приборы 30 и потен циометры компенсации 31 и 32 удлинительного шланга. Электротермоанемометр работает следующим образом. Рабоча и компенсирукицие нити датчика скорости помещаютс в поток так, чтобы они не зат нули друг друга и располагались кажда перпендикул рно обредненному направлению потока. При этом, если плоскость рабочей и компенсирующих нитей пер .пендикул рна оси стержн датчика, то оптимальным вл етс расположение стержн навстречу потоку с отклонени ми в стороны на ±75 при сохра- . нении перпендикул рного положени нитей по отношению к потоку. Если плоскость нитей образует угол.45 с осью стержн , то датчик может вводитьс в п.оток как стержнем навстречу потоку, так и стержнем перпендикул рно потоку и в любом промежуточном положении с заходом в обе стороны от крайних положений на 30, но так, чтобы нити остались расположенными перпендикул рно потоку. Запуск схемы осуществл етс , когда резистор 21 стоит в исходном положении (его сопротивление равно 0). Св зь между предусилителем 25 и регул тором 29 тока моста разрываетс , благодар ручному воздействию на регул тор 28 через измерительный мост пропускаетс малый ток. В этом режиме производитс настройка ступенчатого регул тора 22 и потенциометра 23 из условий получени баланса измерительного моста. Затем производитс перестройка резистора 21, обеспечивающа заданный тепловой режим датчика при балансе моста. Коэффициент увеличени сопротивлени нагретой рабочей нити по отношению к слабо йагретым компенсирующим нит м (кажущийс коэффициент увеличени :;опротивлени датчика). ,R24lRzi Далее замыкаетс св зь между предусилителем 25и регул тором 28, и также ручным воздействием на регул тор 28 выбираетс такой ток моста, чтобы за счет нагрева нитей датчика восстановилс баланс измерительного моста. После увеличени усилени до допустимого предела, ограниченного устойчивостью схемы, Электротермоанемометр бведен в автоматический режим и любые изменени скорости потока вызывают . автоматическое изменение выходного тока регул тбра 28 и напр жени на измерительном мосте 20. Увеличение скорости потока вызывает более интенсивное охлаждение сильно нагретой рабочей нити, чем слабо нагретых компенсирующих нитей, в результате баланс измерительного моста нарушаетс и на входных клеммах усилител 26 и 27 по вл етс ЭДС разбаланса . 3ta ЭДС усиливаетс и в ,дополнение к установленному току регул тора 28 возникает добавочный ток, проход щий по измерительному мосту 20. Больша часть этого тока проходит по левой цепи моста и вызывает нагрев рабочей нити 1 и более слабый нагрев компенсирукицих нитей 4 и 5, которые имеют большее сечение, чем нить 1,(S) ELECTROTHERMOANEMOMETER WITH TEMPERATURE The invention relates to measuring technique and is intended to measure and oscillograph the speed of low-temperature gas flows in arbitrary transient processes in a gaseous medium. Temperature compensated electrothermometers are known, having a sensor consisting of working and compensating threads located in the same measuring volume and included in two adjacent parallel arms of the measuring bridge 1. The disadvantage of these devices is the low spatial resolution of the sensor, the need to restructure the plants when measuring in a certain range of temperatures and flow rates and the reliability is not high enough. The closest in technical essence is an electro-inhaler meter, in which the speed sensor is made in the form of two threads of the same material, arranged parallel to each other in the same measuring volume and included in two neighbors of them parallel arms of the measuring bridge, and from the condition of constant time the compensating COMPENSATION thread has a larger diameter than the working thread, and from the conditions for the passage of most of the bridge current through the working thread, the compensating thread has a significantly longer length than the working poet It is wound in the form of several turns on the struts and is located away from the working thread. This arrangement of the compensating thread causes the flow conditions around the test flow and the heat transfer conditions to the flow to be very different from those of the working thread. At the same time, the sensing element significantly exceeds the volume required for frame threads, which degrades the spatial resolution of the sensor. In addition, for measuring in different ranges of temperature and flow rate and in different gas environments, re-adjustment of the temperature compensation specification settings is required. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and reliability of the speed sensor, expanding the functionality of the sensor. This is achieved by the fact that the sensor is equipped with a potentiometer, the slider of which is connected to the preamplifier as well. The temperature compensation circuit was created in the form of two parallel-connected compensating threads, connected in series with the working thread and located at equal distances from the working thread and parallel to it,. and all the threads lie in the same plane. In addition, the plane of arrangement of the working and compensating threads forms an angle of 45 with the sensor axis, with the working thread intersecting said axis at an angle of 90. In FIG. 1 shows a speed sensor; in fig. 2 is a schematic diagram of an electrotherm-oemometer with temperature compensation; figure 3 is a schematic section of the working part of the speed sensor with forked legs. in fig. 4 - the location and shape of the solid legs of the sensor. An electrothermometer contains a sensor that has a working thread 1, mounted on two legs 2 and 3, compensating for a chain consisting of two threads 4 and 5 of a larger diameter than working thread 1, which are fixed in the same plane as the working parallel to it from it and symmetrically with respect to the center of the working thread on the two forked legs 6 and 7 covering legs with their bases (black insulation) legs 2 and 3. Six conductors pass through the hollow rod 8, two of them are 9 and 10, departing The legs from legs 3 and 7 are connected to the ends of the potentiometer. temperature compensation 11 with a slider 12 located at the base of the rod 8 of the sensor in the case of its plug 13 connector. Four wires 14-17, passing through the rod 8, depart in pairs from the legs 2 and 6. Through the shielded extension cable 18 and connector 19 is connected to the measuring circuit, the torus includes a measuring bridge unit 20 containing resistors 21 and 22 with a stepped tuning, a potentiometer 23 with a smooth tuning and a constant resistor 24. A balanced preamplifier 25 with input terminals 26 and 27 serves effort The signal of the diagonal of the measuring bridge. The circuit contains a bridge current controller 28, a measuring amplifier 29, output devices 30, and compensation potentials 31 and 32 of the extension hose. Electrothermometer works as follows. The working and compensating threads of the speed sensor are placed in the flow so that they do not overlap each other and are located perpendicular to the flow direction. In this case, if the plane of the working and compensating threads is perpendicular to the axis of the sensor rod, then it is optimal to arrange the rod against the flow with deviations to the side by ± 75 while preserving. perpendicular position of the filaments with respect to the flow. If the thread plane forms an angle of .45 with the axis of the rod, then the sensor can be introduced into the flow of the rod with both the counter to the flow and the rod perpendicular to the flow and in any intermediate position with approach to both sides from the extreme positions 30, but so that the filaments remained perpendicular to the flow. The circuit is started when the resistor 21 is in the initial position (its resistance is 0). The connection between the preamplifier 25 and the bridge current regulator 29 is broken, due to the manual action of the regulator 28, a small current is passed through the measuring bridge. In this mode, the tuning of the step regulator 22 and the potentiometer 23 is made from the conditions for obtaining the balance of the measuring bridge. Then, a resistor 21 is tuned to provide a predetermined thermal mode of the sensor with the balance of the bridge. The coefficient of increase in the resistance of the heated working filament with respect to weakly compensating filaments (apparent magnification factor:; sensor resistance). , R24lRzi Next, the connection between the preamplifier 25 and the regulator 28 is closed, and the bridge current is also selected by manually acting on the regulator 28 so that the balance of the measuring bridge is restored by heating the sensor threads. After increasing the gain to the allowable limit, limited by the stability of the circuit, the Electro-Anemometer is enabled in automatic mode and any changes in the flow velocity cause. automatically changing the output current of the regulator 28 and the voltage on the measuring bridge 20. Increasing the flow rate causes more intense cooling of the heated working thread than the slightly heated compensating threads, as a result the balance of the measuring bridge is broken and the input terminals of the amplifier 26 and 27 appear Emf unbalance. The 3ta EMF is amplified and, in addition to the set current of the regulator 28, an additional current occurs passing through the measuring bridge 20. Most of this current passes through the left circuit of the bridge and causes heating of the working filament 1 and weaker heating of the compensating filaments 4 and 5, which have a larger cross section than thread 1,
и включены параллельно друг другу. В результате при большей скорости потока равновесие восстанавливаетс при большем токе измерительного моста , причем в диагонали моста остаетс лишь незначительное напр жение, необходимое дл поддержани дополнительного тока .на выходе регул тора 28 тока моста. При уменьшении потока по сравнению с услови ми первоначальной настройки имеет место обратное вление: в диагонали моста по вл етс напр жение обратного знака, привод щее к снижению тока регул тора 28 до значени меньшего, чем установленное ручным воздействием.and connected in parallel with each other. As a result, at a higher flow rate, equilibrium is restored at a higher current of the measuring bridge, and only a small voltage is needed in the bridge diagonal, which is required to maintain the additional current at the output of the bridge current regulator 28. When the flux decreases in comparison with the initial tuning conditions, the reverse occurs: a reverse sign voltage appears in the bridge diagonal, leading to a decrease in the current of the regulator 28 to a value less than the one set by manual action.
Низкоомные плечи моста, содержащие рабочую и компенсирующие нити датчика, не имеют ни длинных проводов ни разъемных соединений, начина сь у основани ножки 2, проход через нить 1, ножку 3, провод 9, потенциометр 11, провод 10, раздвоенную ножку 7, соединенные параллельно нити 4 и 5 и конча сь у основани ножки б, тогда как переходный контакт движка 12 и идущий от движка проводник, проход щий через разъем 13, шланг 18 и разъем 19, наход тс в измерительной диагонали моста и их сопротивление не вли ет на услови баланса моста.The low impedance shoulders of the bridge, containing the working and compensating sensor threads, have neither long wires nor detachable connections, starting at the base of the leg 2, the passage through the thread 1, leg 3, wire 9, potentiometer 11, wire 10, forked leg 7 connected in parallel strands 4 and 5 and ending at the base of the leg b, while the transition contact of the slider 12 and the conductor running from the slider passing through connector 13, hose 18 and connector 19 are in the measuring diagonal of the bridge and their resistance does not affect the conditions balance bridge.
Сопротивление проводников 16 и 17 с двум разъемами и шлангом оказываетс включенным в высокоомную цепь измерительного моста и вли ние его на услови баланса ослабл етс пропорционально отношению сопротивлени цепи настраивающихс плеч 16, 22, 23, 24, 21 и 17 моста и сопротивлению низкоомной цепи, образованной нит ми и реохордом 6, 4, 5, 7, 10, 11, 9, 3, 1, 2.The resistance of conductors 16 and 17 with two connectors and a hose is included in the high resistance circuit of the measuring bridge and its influence on the balance conditions is weakened in proportion to the ratio of the resistance of the circuit of the tuning shoulders 16, 22, 23, 24, 21 and 17 of the bridge and the resistance of the low resistance circuit formed 6 and 4, 5, 7, 10, 11, 9, 3, 1, 2.
Температурные изменени сопротивлений проводов 16 и 17 датчика, а так же соответствующих жил удлинительного шланга, частично компенсируют друг друга, так как эти цепи наход тс в соседних плечах измерительного моста; это способствует уменьшению вли ни сопротивлени удлин ющего шланга 18 на точность измерени скорости. Параллельно правой цепи измерительного моста на движки резисторов 21 и 22 через делители напр жени 31 и 32 включаетс симметричный вход измерительного усилител 29 и через него выходные-приборы 30: электронный осциллограф, электронный вольтметр, магнитофон и т.д. Положение правых движков делителей 31 и 32 выбираетс в зависимости от сопротивлени жил удлинительного шланга.. Положение левых движков тех же делителей из услови равенства их потенциалов с потенциалами оснований ножек 2 и 6.Temperature changes in the resistances of the sensor wires 16 and 17, as well as the respective cores of the extension hose, partially compensate each other, since these circuits are located in the adjacent arms of the measuring bridge; This contributes to reducing the influence of the resistance of the extension hose 18 on the accuracy of the velocity measurement. Parallel to the right circuit of the measuring bridge, the motors of the resistors 21 and 22 through voltage dividers 31 and 32 turn on the symmetrical input of the measuring amplifier 29 and through it the output devices 30: an electronic oscilloscope, an electronic voltmeter, a tape recorder, etc. The position of the right sliders of dividers 31 and 32 is selected depending on the resistance of the cores of the extension hose .. The position of the left sliders of the same dividers is equal to the potentials of the bases of the legs 2 and 6.
При равенстве сопротивлений нагретой рабочей нити 1 датчика вместе с примыкающей к ней частью потенциометра 11 и проводником 9 с одной стороны , и параллельно соединенных компенсирующих нитей 4 и 5 с примыкающей к ним частью потенциометра 11 и проводником 10 с другой.With equal resistance of the heated working thread 1 of the sensor together with the part of potentiometer 11 adjacent to it and conductor 9 on the one hand, and parallel compensating threads 4 and 5 with the part of potentiometer 11 adjacent to them and conductor 10 on the other.
R. RCR. RC
.r-i-r.r-i-r
R,o4i-)RMR, o4i-) RM
где сХ - дол сопротивлени потенциометра 11, примыкающа к рабочей нити, сопротивлени верхних и нижних плеч моста при балансе окажутс равными друг друга и температурные изменени сопротивлений проводов 16 и 17 датчи5 ка и соответствующих жил удлинительного шланга полностью уравновешивают друг друга и услови равновеси моста станов тс независимыми от температуры удлинительного шланга.where cX is the proportion of resistance of potentiometer 11 adjacent to the working thread, the resistances of the upper and lower arms of the bridge with the balance will be equal to each other and the temperature changes of the resistances of the sensor wires 16 and 17 and the respective cores of the extension hose fully balance each other and the equilibrium of the bridge becomes independent of the temperature of the extension hose.
00
Замена раздвоенных ножек 6 и 7 сплошными, уширенными и разнесенными между собой, так чтобы рабоча нить 1 и поддерживающие ее ножки 2 и 3 располагались в промежутке ме сду уширен5 ными ножками 33 и 34, позвол ет повысить механическую прочность датчика. Компенсирующие нити 4 и 5 наход тс на равных рассто ни х от нити 1, расположены параллельно ей, симметрич0 но по отношению к ее центру и перпендикул рно продольной оси стержн 8 датчика. При этом все три нити 1, 4 и 5 лежат в плоскости,образующей со стержнем датчика угол . Рабоча нить 1 своей серединой проходит через Replacing the forked legs 6 and 7 with continuous, broadened and spaced apart, so that the working thread 1 and its supporting legs 2 and 3 are located in the gap between the wide legs 33 and 34, it allows to increase the mechanical strength of the sensor. The compensating filaments 4 and 5 are equal distances from the filament 1, are parallel to it, symmetrically with respect to its center and perpendicular to the longitudinal axis of the sensor rod 8. In this case, all three threads 1, 4 and 5 lie in the plane forming an angle with the sensor rod. Working thread 1 with its middle passes through
5 ось стержн датчика, пересека сь с ней под пр мым углом.The 5 axis of the sensor rod intersects with it at a right angle.
Дл удобства наварки нитей торцы ножек выполн ютс скошенными на 45° к продольной оси стержн 8, так чтс10 бы все шесть мест прйварки нитей лежали в одной плоскости.For the convenience of welding the threads, the ends of the legs are made 45 ° bevelled to the longitudinal axis of the rod 8, so that all six places of the thread lay in the same plane.
Электротермоанемометр расшир ет функциональные возможности и точность измерение, в особенности в том The electrothermometer, extends the functionality and accuracy of the measurement, especially
5 случае, когда датчик удален от остальной аппаратуры на дес тки и сотни метров, например при измерении параметров газовых потоков в услови х повьаиенной радиации, при исследова0 нии распространени взрывных волн,. при исследовании атмосферных процессов и т.д. Во всех этих случа х измерительна аппаратура находитс на значительном рассто нии от датчика, 5 when the sensor is removed from the rest of the equipment for tens and hundreds of meters, for example, when measuring parameters of gas flows under conditions of radiation, while studying the propagation of blast waves. in the study of atmospheric processes, etc. In all these cases, the measuring apparatus is at a considerable distance from the sensor,
5 что, однако, не снижает точность и надежность измерени , поскольку услови равновеси моста 20 и напр жение на входе измерительного усилител не завис т от температуры удлинитель0 ного ишанга.5 which, however, does not reduce the accuracy and reliability of the measurement, since the equilibrium condition of the bridge 20 and the voltage at the input of the measuring amplifier do not depend on the temperature of the extension cable.
Функциональные возможности элект5отёрмЬанемометра , благодар прин тоViy способу включени и расположению дополнительного потенциометра, позв л ют мен ть уставку температурной компенсации, без разборки датчика и без его удалени из исследуемогб потока. Пространственное расположение рабочей и компенсир)пощих нитей позвол ет вводить датчик в исследуемый поток как вдоль, так и поперек его оси.The functionality of the electro-thermometer, by adopting the Viy method of switching on and the location of the additional potentiometer, allows the temperature compensation setpoint to be changed without disassembling the sensor and removing it from the test stream. The spatial arrangement of the working and compensating filaments allows the sensor to be introduced into the flow under investigation both along and across its axis.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU782635222A SU746290A1 (en) | 1978-06-28 | 1978-06-28 | Electrothermoanemometer with temperature compensation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU782635222A SU746290A1 (en) | 1978-06-28 | 1978-06-28 | Electrothermoanemometer with temperature compensation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU746290A1 true SU746290A1 (en) | 1980-07-07 |
Family
ID=20772963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU782635222A SU746290A1 (en) | 1978-06-28 | 1978-06-28 | Electrothermoanemometer with temperature compensation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU746290A1 (en) |
-
1978
- 1978-06-28 SU SU782635222A patent/SU746290A1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3020527A (en) | Position indicating system | |
| US2800018A (en) | Probe device for fluid condiction measuring apparatus | |
| Edmunds et al. | 0.1 ppm four‐terminal resistance bridge for use with a dilution refrigerator | |
| Thomas | Precision resistors and their measurement | |
| US4322710A (en) | Electrical resistors | |
| US2603964A (en) | Paramagnetic gas analyzer | |
| SU746290A1 (en) | Electrothermoanemometer with temperature compensation | |
| US3939403A (en) | Device for maintaining constant the temperature of a coil fed by an A.C. current source | |
| Malewski | New device for current measurement in exploding wire circuits | |
| US3283242A (en) | Impedance meter having signal leveling apparatus | |
| Foord et al. | Transformer-ratio bridge network with precise lead compensation. And its application to the measurement of temperature and temperature difference | |
| Brown et al. | A sensitive recording calorimetric mass flowmeter | |
| US2951359A (en) | Method for compensating the influence of the carrier-gas in magnetic gasanalysers | |
| US3358224A (en) | Ferrometer for oscilloscopic measurement of magnetic characteristics of samples of magnetically hard materials | |
| US2815659A (en) | Pressure-and temperature-compensation in magnetic gas analysers | |
| DE929936C (en) | Electrical measuring device for determining the thermal conductivity of gases | |
| JP6812534B2 (en) | A device for determining the parameters of strip-type superconductors | |
| Pochapsky | Determination of heat capacity by pulse heating | |
| US2574311A (en) | Magnetic testing of elongated material | |
| US3343414A (en) | Gas velocity probe for flowing ionized gases | |
| JPS58129335A (en) | Correcting device for meters with temperature detecting unit | |
| King | The linear hot-wire anemometer and its applications in technical physics | |
| US3479860A (en) | Oxygen determination | |
| JPH03277977A (en) | Measuring method for ac resistance or ac equivalent resistance of superconductor | |
| Dols et al. | Temperature‐Regulated Bismuth Resistor for Magnetic‐Field Measurements |