SU817592A1 - Термоанемометрическое устройстводл изМЕРЕНи СКОРОСТи и РАСХОдАгАзОВОгО пОТОКА - Google Patents

Description

54) ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И РАСХОДА ГАЗОВОГО ПОТОКА церами и профилированным соплом, уст новленным перед термочувствительным элементом. На фиг. 1 изображена схема.устройства; на фиг. 2 - сечение по А-А; на фиг. 3 - электрическа  схема устройства . Устройство содержит основание 1, на которс жестко укреплены четыре массивныестойки 2-5 - по две с каждой стороны от вертикальной оси симметрии основани . На плоскост х более коротких стоек 2 и 4 жестко укреплены планки б и 7. Концы термочувствительного элемента 8, выполнен ного в виде металлической струны круглого или пр моугольного сечени  закреплены на плоскост х планки б и стойки 3посредством накладок 9 и 10. Концы термокомпенсационного элемента 11,также выполненного в виде тонкой метгшлич ской струны иэ того же материгша, что и термочувствительный элемент« закреплены на плоскост х планки 7 и стойки 5 посредством накладок 12 и 13. Перед окончательным закреплением концов термочувствительного элемента и компенсационной струны в них соэдаетс  начальное напр жение раст жени , величина которого определ етс  расчетным путем. Терйочувствитель кый элемент в воздушный зазор магнитной системы 14, жестко закрепленной на основании 1. Компен сационна  -струна расположена в воздушнсм зазоре магнитной системы 15, . также жестко закрепленном на основании . Конструкци  магнитных систем 14 и 15 полностью идентична. Основание 1 установлено внутри цилиндричес кого корпуса 16, с укрепленным на торцовой стенке входным .штуцером 17 Торцова  кснлшса fd содержит выходной штуцер 19. С целью предотвращени  утечки иэ корпуса прибора предусмотрена уплотнительна  проклёодка 20. Направл ющее сопло 21 жестко укреплено на перегсчродке 22, котора  закреплена неподвижно внутри цилинщ ического корпуса. К торцовой части перегородки жестко крепитс  основание 1. Уплотмительна  прокладк 23 предотвргоцает утечку проход щего газа в обход сопла. ; Дл  регшизации магнитоэлектрического способа возбуждени  автоколебаний один из концов термочувствительного элемента и компенсационной струны должны быть изолированы от юсновани  1 и корпуса 16; Концы термочувствительного элемента подсоедин ютс  к входу электронного усилител  24 с положительной обратной св зью. Мостова  схема одним из плеч которого  вл етс  термочувствительный элемент 8,  вл етс  частью входного каскада электронного усилител . Дл  разогре-i ва термочувствительного элемента.8 параллельно входу электронного усилител  включена электрическа  цепь, состо ща  из последовательно соединенных измерительного прибора 25, дроссел  Др, регулировочного переменного резистора Rp и стабилизирова:нного по напр жению источника питани  и. Термочувствительный элемент 8 вместе с усилителем 24 с положительной обратной св зью образует струнный автогенератор с магнитоэлектрическим способом возбуждени  поперечных колебаний. Концы струны, обеспечивающей температурную компенсацию, подсоедин ютс  к входу электронного усилител  26 с положительной обратной св зью . Электрические сигналы с выходов усилителей 24 и 26 подаютс , на смеситель 27, на выходе которого выдел етс  разностна  частота, функционально св занна  с измер емым расходом газа. Значение разностной частоты может быть измерено электроннот счетным цифровым частотомером 28. Электрические сигналы с выходов усилителей 24 и 26 могут подаватьс  на входал цифрового электронносчетного частотомера 28, работающего в режиме измерени  отношени  частот. В обоих случа х показани  частотомера 28 будут функционально св заны с измер емым расходом газа и практически не зависеть от изменени  температуры контролируемого газа. Устройство работает следующим образом. Термочувствительный элемент 8,  вл  сь частотозадак цим элементом струнного автогенератора и помещенный в непосредственной.близости от торца направл ющего сопла 21, обдуваетс  гаэовЕлч потоком. Поскольку по термочувствительному элементу 8 течет посто нный ток.разогрева, то с ростом расхода, а следовательно и скорости потока, температура термочувствительного элемента уменьшаетс . Изменение температур т приводит к увеличению упругой деформации термочувствительного элемента, а, следовательно, к увеличению силы его продольного нат жени  и частоты поперечных автоколебаний. Компенсационна  струна 11  вл етс  частотозадак цим элементом второго автогенератора. По компенсационной струне ток подогрева не пропускаетс , а обтекающий ее поток газа имеет значительно меньшую скорость. Температурный коэффициент линейного расширени  материала базы закреплени  термочувствительного эп&лента и базы закреплени  компенсационной струны одинаковы, так как они установлены на едином основании 1. Термочувствительный элемент 8

и компенсационна  струна 11 изготовлены из одного и того же материала и их коэффициенты линейного расширени  так же равны.

Разность частот струнных автогенераторов будет функционально..св - . зана с измен емым объемным расходом.

Изменение температуры газа, обтекающего термочувствительный элемент , приведет к изменению частоты автогенератора, обусловленному раз- . ностью коэффициентов линейного расшйрени  материалов термочувствительного элемента и основани , а так же их различной тепловой инерционностью .

Аналогичным образом изменение 15 температуры газа вызовет также по величине изменение частоты второго автогенератора, где частотозадающим элементом  вл етс  компенсационна  струна.20

Если автогенераторы настроить таким образом, чтобы при отсутствии потока газа () их частоты были равны или отличались незначительно то в этом случае разность частот .. jc автогенераторов будет функционально св зана с измер емым расходом газа, . а погрешность, обусловленна  изменением температуры газа, уменьшитс  на пор док по сравнению с устройством , содержащим только один термочувствительный элемент и соответственно один автогенератор.

При стабильной температуре контролируемого потока компенсационна  струна и второй генератор могут от- 35 сутствовать.

В этом случае устройство содержит термочувствительный элемент 8, магнитную систему 14, мостовую схему, соединенную с входом электронного 0 усилител  24..

Работа устройства осуществл етс  аналогично предлагаемому выше.

Устройство имеет преимущества в том, что существенно повышаетс  45 чувствительность устройства, поскольку разрешающа  способность совремеиного частотомер а- на несколько пор дков выше чувствительности пассивной модтовой схемы. Кроме того., отпадает 50 необходимость использовать измерительную схему, в виде неравновеё1ного Моста посто нного тока, обладает невысокой точностью-11  линейностью помехоустойчивостьрред- jj лагаемого устройства с частотио- . модулированным выходным сигналом значительно выше, чем помехоУстЫ чивость аналогового сигнала низкого уровн , каким  вл етс  сигнгш разбаланса мостовой схемы посто нного 0 тока. Это преимущество  вл етс  одним из важнейших при реализации дистанционных автоматических систем контрол  и управлени  скоростью и расходом в услови х современного про- 65

гФ1Шленного предпри ти , где обычно высок уровень индустриальных помех.

Благодар  высокой добротности ;струнных автогенераторов, высокой разрешающей способности современных средств измерени  частоты и высокой помехоустойчивости частотно-модулированного электрического сигнала существенно повышаетс  точность измере;ни  скорос- и и расхода газов.

Св зь устройства дл  измерени  скорости и расхода газов с ЭВМ, упрал ющей техпроцессом осуществл етс  через преобразователь типа частотакод , который осуществл ет преобразование частоты в код практически без потери точности, чего нельз  сказать о преобразовател х типа напр жение-код .

С целью повышени  чувствительности и точности измерени  скорости и расхода газообразных сред устройство снабжено дополнительным : направл ющим существенно повышающим :скорость перемвЕвени  газа в месте расположени  термочувствительного элемента.

При измерени х малых расходов за счет сужени  ;ю1ходной щели направл кщего сопла и высокой чувствительности струнного метода измерени  удаетс  получить высокую чувствительность функции преобразовани  и соответственно малую погрешность измерени . При расходах 30-50 известное устройство практически не может Gaib использовано вследствие низкой чувствительности, в то врем , как предлагаемое устройство при указанных расходах обладает Приемлемой чувотвитепьиостью и малой погрешностью измерени .

Фсфмула изобретени 

1. Термоаиемометрическое устройство дл  измерени  скорости и расхода газового пЬтока, содержащее корпус, в котором размещено основание со стойками , на которых закреплены термочувствительный .и термокс лпенрационный элементы, измерительную схему и схему подогрева теЕФЮчувствительного , включсшщую стабилизированный источник питани , отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности, точности измерени  и помехоустойчивости, термочувствительный и термокомпенсащ онный элементы выполнены в виде струн, помещенных в воздушные зазоры магнитных систем возбуждени  и подключены к входам усилителей с положительной обратной св зью, выходы которых через смеситель подключены к регистрирующему прибору, при этом в схему подогрева, включенную параллельно входу электронного усилител , введены соединенные последовательно ,со стабилизированным источником питани  дроссель, переменный резистор и указательный прибор. 2. Термоанемометрическое устрой . xcb mv ancMUMeipMHtiUKue устройство по п,1, отличающеес  тем, что его корпус снабжен штуцерам и профилированным соплом, установленным перед термочувствительным элементом. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Туричин A.M. Электрические иэмерени  неэлектрических ве измерени  неэлектрических величин. Л., Энерги  ; 1975, с. 354. 2. Патент США № 3114261, кл. 73-228, 1963 (прототип).

S

iO

.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Термоанемометрическое устройство для измерения скорости й расхода газового потока, содержащее корпус, в котором размещено основание со стой ками, на которых закреплены термочувствительный и термокомпенсационный элементы, измерительную схему и схему подогрева термочувствительного элемента, включающую стабилизированный источник питания, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, точности измерения и помехоустойчивости, термочувствительный и термокомпенсацуонный элементы выполнены в виде струн, помещенных в воздушные зазоры магнитных систем возбуждения и подключены к входам усилителей с положительной обратной связью, выходы которых через смеситель подключены к регистрирующему прибору, при этом в схему подогрева, включенную параллельно входу электронного усилителя, введе ны соединенные последовательно со стабилизированным источником питания дроссель, переменный рёзистор и указательный прибор.
2. 2. Термоанемометрическое устройство по п.1, отличающееся тем, что его корпус снабжен штуцерами и профилированным соплом, установ ленным перед термочувствительным элементом.