I9 Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано дл измерени скорости и касательных напр жений в неизотермических потоках газа и жидкости исследовани х в аэродинамике,гидравлике , вентил ционной технике. По основному авт.свид. № 770349 пленочный термоанемометр содержит терморезистивные пленки, одна из которых присоединена к первой след щей системе и нанесена на дизлектрическую подложку, покрытую заноггню слоем диэлектрика, на которьШ нанесена друга терморезистивна пленка, подключенна ко второй электрической след щей системе. Известный термоанёмомент не позвол ет осуществить автоматическую компенсацию показаний при изменении температуры nOTOKia газа и жидкости, что, в свою очередь, не позвол ет производить измерени скорости или касательного напр жени в потоках с быстроизмен ющейс во времени температурой и ухудшает точность измерений в потоках с 14едленно мен ющейс температурой. Целью предлагаемого изобретени вл етс повышение точности за счет обеспечение автоматической температурной компенсации. Дл достижени поставленной цели в пленочном термоанемометре на слой диэлектрика нанесены две дополнительные терморезистивные пленки, которые подключены соответственно к первой и второй электрическим след щим системам. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Пленочный термоанемометр содержит ;две след щие системы 1, 2 и датчик 3 включающий диэлектрическую подложку 4, на которой нанесена терморезистинна пленка 5, подсоединенна электрическими проводами 6 к измерительному мосту 7 ЬЛед щей электрической системы 1, покрыта слоем диэлектрика 8, на котором расположены терморезистивные пленки 9,10 и t1. Терморезистивные пленки 9 и 10 подключены электрическими провбдами 12 и 13 к из верительному мосту 14 след щей системн 2. Терморезистивна пленка 11 подключена электрическими проводами 15 к измерительному мосту 7 след щей сиетемы 1. Измерительный мост 7 образован терморезистивными пленками 5 и 11, регулируемым резистором 16 и резистором 17. Измерительный мост 14 образован терморезистивными пленками 9 и 10, регулируемым резистором 18 и резистором 19. Выход 20 след щей системы 1 вл етс основньм выходом устройства.Выход 21 след щей системы 2 вл етс дополнительным выходом. Пленочный термоанемометр работает следук цим образом. Дл измерени скорости датчик 3, диэлектрическа подложка 4 которого может быть выполнена в виде клина или конуса, размещают в потоке газа или жидкости таким образом, чтобы терморезистивные хшенки 9, 10 и 11 обтекались нормально набегающим потоком и услови обтекани этих пЛенок были одинаковыми. Дл измерени касательных напр жений диэлектрическа подложка 4 выполн етс плоской и задельгеаетс заподлицо с поверхностью, при этом по7 ток обтекает пленки 9, 10 и 11 танРвкциально . Геометрические размеры, электрические сопротивлени терморезистивных пленок 5,9,10 и 11 конструкци мостовых схем (7 и 14) вьшолн ютс таким образом, чтобы перегрев терморезистивных пленок 5 и 9, нагреваемых рабочими токами мостовьпс схем (соответственно 14 и 7) относительно потока газа был много больше, чем перегрев терморезистивных плёнок 10 и 11. В режиме измерени электрического сопротивлени , при котором электрический ток мостовых схем 7 и 14 настолько мал, что практически не йарревает пленок 5,9,10 и 11, настраивают баланс сначала измерительного моста 7, а потом измерительного моста 14.. Электрические сопротивлени пленок 9,10 и 5,11 св заны с температурой следующими формулами RH«°,() R.) .) (1 где R, , R и - электрические сопротивлени соответственно пленок 9,10,11 и , /3° , ЭЛ . 11 5 - температурный электрический коэффициент сопротивлени материала соответственно пленок 9,10,11,5 при базисной -температуре , t - тем пература пленок в режиме измерени сопротивлени (принимаетс равной температуре потока и одинаковой дл всех пленок), При полном балансе мостовых схем 14 и 7 вьшолн ютс следукицие соотношени Изменив в измерительном мосте 14 регулируемый резистор 18 в m раз, включают след щую систему 2. При этом восстанавливаетс баланс измер тельного моста 14 путем нагрева пле ки 9 электрическим током и вьтолн етс следующее соотношение: г 9 R Затем,изменив в измерительном мо те 7 регулируемый резистор 16 в К раз, включают след щую систему 1.Пр этом восстанавливаетс баланс измери тельного моста 7 путем нагрева плен ки 5 электрическим током. Аналогичное соотношение запишетс так; , ) - . Здесь как и в дальнейшем, пренебрегаетс нагревом электрическим то jcoM пленок 10 и 11. Из уравнени теплового баланса пленки 9, пренебрега потер ми теп ла вдоль пленки, зависимостью коэффициента теплоотдачи в поток газа и зависимостью коэффициента теплопередачи материала подложки от температуры , можно вьгоести услови независимости тока нагрева пленки 9 от температуры потока газа /jTg--uT;(,t) лт,-дт;(1-рл) Ь 5 S Здесь л Тд Тд - t - перегрев плёнки 9, uTj Tj - t перегрев пленки 5; дТ , дТ перегревы пленок 9 и 5 при базисной темпера туре газа Ос. 254 Подставив соотношени 10 и 9 в левые части уравнений 8 и 7 и учт соотношени 1 и 3, которые выполн ют;с при любой температуре потока газа, |получим соотношени (1-р:1ь п ;лт;)„()-.Rc ()--R., R;(i-A;tKu ;/.T;)R;(i-.,,i).K--;:j Если пленка 9 выполнена из того же материала, что и пленка 10, в &° .а пленка 5 вьтолнена из Г -10 что и пленка 11, же материала, Э;.° то уравнени можно представить в виде Г(г лт;)-к:. ()--R -li Эти «соотношени уже не будут зависеть от температуры потока газа, а значит и электрические токи, проход щие через мостовые схемы 14 и 7, не будут измен тьс при изменении температуры газа. С другой стороны, электрический ток мостовой схемы 14 не будет зависеть от изменени температуры подложки , так как изменени температуры изолирунлцей подложки 4 будут скомпенсированы изменением мощности нагрева электрическим током пленки 5. Использование устройства при из- . менении скорости касательного напр жени . в потоках жидкости и газа позвол ет производить измерени скорости или касательного напр жени в потоках с быстро измен к цейс температурой потока газа или жидкости и с измен к цейс температурой подложки (стенки), потоках с медленно мен ющейс температурой применение предложенного устройства за счет автоматической температурной компенсации повьш1ает точность измерени скоростиI9 The invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure the velocity and tangential stresses in non-isothermal gas and liquid flows studies in aerodynamics, hydraulics, ventilation technology. On the main auth. No. 770349 film hot-wire anemometer contains thermoresistance films, one of which is attached to the first follow system and deposited on a dielectric substrate covered with a back dielectric layer, on which another thermal resistive film is applied, connected to the second electric follow system. The known thermoanormoment does not allow the automatic compensation of readings when the temperature of the gas and liquid nOTOKia varies, which, in turn, does not allow measurement of velocity or tangential stress in flows with time-varying temperature and degrades the accuracy of measurements in flows with slow motion. temperature. The aim of the invention is to improve accuracy by providing automatic temperature compensation. To achieve this goal, two additional thermo resistive films are deposited on the dielectric layer in a film thermoelemometer, which are connected to the first and second electrical follow-up systems, respectively. The drawing shows a diagram of the proposed device. A film hot-wire anemometer contains two following systems 1, 2 and a sensor 3 comprising a dielectric substrate 4 on which a thermistor film 5 is applied, connected by electric wires 6 to the measuring bridge 7 of the electrically-conducting system 1, is covered with a layer of dielectric 8 on which thermoresistant films are located 9,10 and t1. Thermal resistance films 9 and 10 are connected by electrical wires 12 and 13 to the following system 2 trusting bridge 14. Thermal resistance film 11 is connected by electrical wires 15 to measuring bridge 7 of the following sietem 1. Measurement bridge 7 is formed by thermal resistant films 5 and 11, adjustable resistor 16 and a resistor 17. Measuring bridge 14 is formed of thermo resistive films 9 and 10, an adjustable resistor 18 and a resistor 19. The output 20 of the tracking system 1 is the main output of the device. The output 21 of the tracking system 2 is up to full output. The film thermo-anemometer works in the following way. To measure the speed, the sensor 3, the dielectric substrate 4 of which can be made in the form of a wedge or cone, is placed in a gas or liquid flow so that the thermal resistance 9, 10 and 11 flows around the normally flowing flow and the flow conditions of these sheets are the same. To measure the tangential stresses, the dielectric substrate 4 is flat and close to the surface, with the flow flowing around the films 9, 10 and 11 tangibly. Geometrical dimensions, electrical resistances of thermo-resistive films 5, 9, 10 and 11 designs of bridge circuits (7 and 14) are made so that overheating of thermoresistance films 5 and 9, heated by working currents of bridge circuits (respectively 14 and 7) with respect to the gas flow much more than the overheating of thermo resistive films 10 and 11. In the measurement mode, the electrical resistance, in which the electric current of the bridge circuits 7 and 14 is so small that it practically does not heat the films 5,9,10 and 11, the balance is first measured bridge 7, and then measuring bridge 14. The electrical resistances of the films 9,10 and 5,11 are related to temperature by the following formulas RH ", () R.). (1 where R,, R and are electrical resistances respectively films 9,10,11 and, / 3 °, EL. 11 5 - temperature electrical coefficient of resistance of the material, respectively, of films 9,10,11,5 at base temperature, t - temperature of films in the mode of resistance measurement (assumed to be equal to the flow temperature and the same for all films), With the full balance of the bridge circuits 14 and 7, the follow-up is done Having changed the adjustable resistor 18 by m times in the measuring bridge 14, the following system 2 is turned on. At the same time, the balance of the measuring bridge 14 is restored by heating the arm 9 with an electric current and the following relationship is fulfilled: g 9 R Then, changing the measuring voltage in the measuring bridge 7, an adjustable resistor of 16 K times, includes the following system 1. At the same time, the balance of the measuring bridge 7 is restored by heating the film 5 with an electric current. A similar relationship is written like this; ,) -. Here, as in the future, the heating of jcoM films 10 and 11 is neglected. From the equation of thermal balance of film 9, neglecting heat loss along the film, the dependence of the heat transfer coefficient on the gas flow and the temperature dependence of the heat transfer coefficient of the substrate material, heating current of film 9 from gas flow temperature / jTg - uT; (, t) lt, -dt; (1-pl) L 5 S Here l Td Td - t is the film 9 overheating, uTj Tj is the film overheating 5; dT, dT overheating of films 9 and 5 at the base temperature of the gas Cp. 254 Substituting ratios 10 and 9 into the left-hand sides of equations 8 and 7 and taking into account ratios 1 and 3, which are satisfied; c at any temperature of the gas flow, we obtain the relations (1-p: 1 n; lt;) "() -. Rc () - R., R; (iA; tKu; /. T;) R; (i -. ,, i) .K - ;: j If film 9 is made of the same material as film 10 , in & °. and film 5 is complete from D-10 as film 11, the same material, E;. ° then the equations can be represented in the form of G (r lt;) - to :. () - R-li These "ratios will no longer depend on the temperature of the gas flow, and hence the electric currents passing through the bridge circuits 14 and 7 will not change as the gas temperature changes. On the other hand, the electric current of the bridge circuit 14 will not depend on the change in the temperature of the substrate, since changes in the temperature of the insulated substrate 4 will be compensated by a change in the heating power of the electric current of the film 5. The use of the device during i-. change the speed of the tangential stress. in liquid and gas flows, it allows measuring speeds or tangential stresses in flows with fast changes in the flow temperature of a gas or liquid and changes in the temperature of the substrate (wall), flows with slowly varying temperatures, application of the proposed device due to automatic temperature compensation increases speed measurement accuracy
S9595256S9595256
или касательного напр жени . В зави- Кроме того, за счет автоматизации симости от режима погрешность измере- настройки по температуре уменьшаетс ни можно снизить от 2 до 10 раз. врем , необходимое дл измерений.or tangential stress. In addition, due to the automation of the simulator from the mode, the measurement error — the temperature setting is reduced or can be reduced from 2 to 10 times. time required for measurement.