SU777611A1 - Поточный измеритель водности - Google Patents

Description

мощности (напр жени ) питани  чувствительного элемента. При этом мощность питани  чувствительного элемента затрачиваетс  не только на испарение осаждающейс  воды, но и частично на теплоотдачу чувствительного элемента независимо от водности потока, причем, эта часть мощности зависит от параметров потока. Это приводит к недостаточной точности и чувствительности устройства в услови х изменчивых параметров потока, в том числе при его использовании на самолете.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и точности измерений путем непрерывной автоматической компенсации затрат мощности на конвективную теплоотдачу чувствительного элемента.

Это достигаетс  тем, что измеритель водности снабжен дополнительной аналогичной замкнутой цепью с чувствительным элементом , защищенным от воздействи  входного аэрозол , при этом усилитель мощности этой цепи выполнен с дополнительным пропорциональным выходом переменного тока, подключенным к резистивному мосту основной цепи измерител .

На чертеже представлена функциональна  схема предлагаемого поточного измерител  водности.

Измеритель водности содержит датчик, имеющий два чувствительных элемента в виде обмоток 1 и 2 из изолированной проволоки с термозависимым сопротивлением, размещенных на цилиндрическом основании 3. Обмотка 1 размещена в коническом углублении в торце основани  3 и служит измерительным чувствительным элементом, а обмотка 2 намотана на цилиндрической поверхности основани  и служит компенсационной . В устройстве может быть использован любой аналогичный датчик, содержащий измерительный и компенсационный чувствительные элементы.

Обмотки 1 и 2 включены в плечи резистивных мостов 4 и 5 соответственно. К измерительным диагонал м мостов 4 и 5 иодключены усилители переменного напр жени  6 и 7, нагруженные на синхронные детекторы (фазочувствительные выпр мители ) 8 и 9.

Переменное опорное напр жение на детекторы подаетс  от задающего генератора 10. К выходам синхронных детекторов подключены усилители 11 и 12 посто нного напр лсени  одной пол рности, имеющие мощные выходные транзисторные каскады 13 и 14. При этом каскад 13 в цепи измерительного чувствительного элемента выполнен с высоким выходным сопротивлением (по схеме генератора тока), что достигаетс , например , включением выходного транзистора по схеме с общим эмиттером, и погружен на питающую диагональ соответствующего моста 4. К выходу каскада 14 нодключен ключевой усилитель 15 переменного напр жени  задающего генератора 10, нагруженный на выходной трансформатор 16. Вторичные обмотки трансформатора 16 подключены к питающим диагонал м мостов 4 и 5, причем к мосту 4 - через переменный резистор 17 и конденсатор 18.

Питающа  диагональ моста 4 либо обмотка 1 через фильтр неременного напр жени  19 подключена к регистрирующему

устройству 20.

Устройство работает следующим oujj:.зом .

Датчик 3 расположен в воздушном потоке и ориентирован обмоткой 1 навстречу нотоку . Частицы водного аэрозол , содержащиес  в потоке, осайадаютс  на обмотке 1 и не обтекают обмотку 2, благодар  чему ее тепловой режим не зависит от водности потока.

Мосты 4 и 5 заранее уравновешены при сопротивлени х обмоток чувствительных элементов 1 н 2, соответствующих их одинаковой заданной рабочей температуре, йапример , 80-100°С. Синхронные детекторы

8 и 9 сфазированы таким образом, чтобы контуры 1-4-6-8-11 - 13-4 и 2-5-7- 9-12-14-15-16-5 обеснечивали отрицательную термическую обратную св зь, необходимую дл  автоматического ноддержани  баланса мостов 4 и 5 посредством регулировани  тока их питани , нагревающего чувствительные элементы 1 и 2 до заданной температуры. Стабилизаци  заданной температуры измерительного чувствительного

элемента 1 производитс  посто нным управл ющим напр жением выходного каскада 13, а опорного 2 - переменным управл ющим напр жением выходной обмотки трансформатора 16. С другой обмотки

трансформатора 16 через конденсатор 17 и реостат 18 на питающую диагональ моста 4 поступает переменное напр жение, величина которого, вследствие большого выходного сопротивлени  каскада 13, не зависит

от его выходного тока.

С помощью реостата (переменного резистора ) 17 величина переменного напр жени  питани  моста 4 устанавливаетс  такой , чтобы мост 4 был сбалаисирован в услови х сухого потока при нулевом токе каскада 13. При изменени х параметров потока этот баланс достаточно точно сохран етс , так как при этом и потери тепла с обоих чувствительных элементов, и переменные напр л ени , и соответствующие мощиости их питани  мен ютс  пропорционально друг другу.

Таким образом, в сухом потоке посто нное напр л ение питани  моста 4 и чувствительного элемента 1 равно нулю. Наличие в потоке водного аэрозол  вызывает донолнитсльные потери тепла с чувствительного элемента 1 на нагревание и испарение осал дающейс  воды. При этом мощность неременного напр жени  оказываетс  недостаточной дл  поддержани  его заданной температуры , п баланс моста 4 восстанавливаетс  за счет посто нного управл ющего тока выхода каскада 13. На чувствительном элементе 1 выдел етс  мощность, равна  сумме мощностей переменной и посто нной составл ющих тока, причем мощность переменной составл ющей компенсирует конвективную теплоотдачу чувствительного элемента, а мощность посто нного тока - затраты тепла на нагревание и испарение осаждающейс  воды. Если рабоча  температура чувствительного элемента достаточно высока , чтобы обеспечить испарение всей осаждающейс  воды в заданных услови х измерений, то мощность посто нного тока на обмотке чувствительного элемента 1 равна

Р z г/, - - 0,24:SVLWB, R-c

где i - посто нна  составл юща  тока чувствительного элемента;

и - посто нна  составл юща  падени  напр жени  на нем: V iRi; RT - сопротивление чувствительного элемента при рабочей температуре;

5 - приемна  (нормальна  к потоку) площадь чувствительного элемента;

V - скорость потока;

L - удельна  теплота парообразовани  воды при температуре потока;

W - водность;

8 - коэффициент захвата чувствительного элемента, равный единице дл  использованного датчика; 0,24 дж/кал - механический эквивалент теплоты.

Регистрирующее устройство 20 регистрирует посто нную составл ющую напр жени  на чувствительном элементе 1, а фильтр 19 на его входе подавл ет переменкую составл ющую.

Claims (2)

1.Патент США № 2.814.948, кл. 73-170, 1957.

2.Авторское свидетельство СССР № 124684, кл. G 01W 1/00, 1959.