Способ термоанемометрических измерений пульсаций вектора скорости потоков Советский патент 1983 года по МПК G01P5/12 

Изобретение относится к приборестроению, в частности к измерительной технике, и может быть использовано в гидро- и метеорологии, в газодинамических и аэродинамических измерениях.

Известен способ измерения скорости турбулентных потоков, основанный на определении допплеровского сдвига частоты света лазера, вызванного движением частиц, рассеивающих свет (лазерные допплеровские измерители скорости) Cl.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ термоанемометрических измерений пульсаций вектора скорости потока, заключающийся в помещении чувствительного элемента- тонкого, проводничка)в исследуемую среду, нагревании его протекающим электрическим током от источника, регистрации изменения электрического сопротивления чувствительного элемента и компенсации изменения сопротивления дополнительным электрическим током, подаваемым на чувствительный элемент по цепи обратной связи, формировании выходного сигнала, пропорционального дополнительному .электрическому току в цепи обратной связи, и определении величины пульсаций вектора скорости 1.2.

Однако известный способ не позволяет проводить изменения в высоко- турбулентных потоках (7 20%), так как в результате нечувствительности нагретого проводничка термоанемометра к развороту потока выходной сигнал уже не отражает с необходимой достоверностью изменение направления вектора скорости потока.

Целью изобретения - повышение тоности при измерении пульсаций вектора скорости высокотурбулентных потоков.

Для достижения поставленной цели в способе термоанемометрических измерений пульсаций вектора скорости потока, заключающемся в помещении чувствительного элемента в исследуемую среду, нагревании его протекающим электрическим током от источника/ регистрации изменения электрического сопротивления чувствительного элемента и компенсации изменеНИН сопротивления дополнительным электрическим током, подаваемым на чувствительный элемент по цепи обратной связи, формировании выходного сигнала, пропорционального дополнительному электрическому в цепи обратной связи, и определени величины пульсаций вектора скорости отслеживают тепловой след от чувствительного элемента, меняя знак выкацного сигнала при развороте теплового следа на 180°.

На фиг. 1 представлена блоК-схема устройства,.реализующего способ, на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.

Способ может быть реализован с помощью устройства, содержащего термоанемометр 1 постоянной температуры, линеаризатор 2, дифференциальный усилитель 3, компаратор 4, электронный ключ 5, инвертор-повторитель ё. Датчик 7 устройства состоит из чувствительного элемента .термоанемометра а и двух, расположенных по обе стороны от него параллельно цруг другу следящих проводничков сГ .

Временная диаграмма (фиг. 2) составлена для случая колебания датчика устройства, в неподвижной , т.е. для Uf|Q 0,где средняя скорость потока.

Устройство работает следующим образом.

Термоанемометр 1 регистрирует пульсации вектора скорости потока (фиг. 2, диаграмма иrtof При этом на выходе линеаризатора/ 2 (фиг. 2; диаграр ма А) положительный сигнал, не меняющий полярность при перемене направления движения потока в измерительной области.

Следящие проводнички сГ включены в мост Уитстона и нагреты электрическим током до температуры на 2-3С превышаквдей температуру окружающей среды. Мост в исходном состоянии сбалансирован.

В зависимости от направления движения потока горячий след чувствительного элемента О СТ,2 473-573 К/ падает на один из проводничков сГ , нагревая его и изменяя тем самым его сопротивление.

Мост разбалансируетоя.

Полярность сигнала разбаланса, усиленного дифференциальным усилителем 3 (фиг. 2, диаграмма В), распознается компаратором 4, выходной сигнал которого (фиг. 2, диаграмма С) управляет состоянием электронного ключа 5 Cvфиг. 2, диаграмма Ключ) инвертора-повторителя б. В эависиМости от состояния ключа инвертор-повторитель либо повторяет, либо инвертирует выходной сигнал линеаризатора. Так как состояние ключа за висит от полярности сигнала разбаланса моста, а следовательно, и от направления движения потока, полярность выходного сигнала прибора следит за направлением вектора скорости потока, а сам сигнал отображает уже истинную величину пульсаций вектора скорости (фиг. 2, диаграмма ).

Использование способа обеспечивает измерение истинной величины пульсаций вектора скорости высокотурбулентных потоков за счет определения не только величины, но и направления вектора скорости в каждый момент

времени. Это позволяет точно определять статистические средние характеристики высокотурбулентных потоков .

СПОСОБ ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧЕС;КИХ ИЗМЕРЕНИЙ ПУЛЬСАЦИЙ ВЕКТОРА СКОРОСТИ потоков, заключающийся в Нбметцеяии чувствительного элемента исследуемую среду, нагревании его Протекающим электрическим токсм от источника, регистрации изменения электрического сопротивления чувст витального элемента и компенсации изменения сопротивления дополнительным электрическим током, подаваемым на чувствительный элемент по цепи обратной связи, формировании выходного сигнала, пропорционального дополнительному электрическому току в цепи обратной связи, и определении величины пульсации вектора скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при измерении пульсаций вектора скорости высокотурбулентных потоков, отслеживают тепловой след от чувстi вительного элемента, меняя выходного сигнала при развороте теп(Л лового следа на 180. 4 о: з: 00 ел

((пюч

О-замкнут

f О I 1 О t 1рвзвнкнут

It

Ч