Термоанемометр Советский патент 1984 года по МПК G01P5/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения малых скоростей движения неустановившихся, пуль сирующих и стационарных газожидкост ных потоков. I Известно устройство, в котором чувствительные элементы для темпера турной компенсации среды обычно включаются в смежные плечи моста. В потоке они pacпoлai7aютcя последовательно, в результате чего один оказывается в тепловом поле другого 1 Наиболее близким к изобретению является термоанемометр, содержащий измерительный и компенсирующий термочув.ствительные элементы, выполнен ные из кристаллов полупроводника, расположенные параллельно друг другу и включенные в плечи измерительного моста с источником питания t2J К недостаткам данного техническог решения относятся низкие чувствител ность и точность измерения скорости потока, относительно большая инерционность , Цель изобретения - повышение точности и чувствительности. Для достижения поставленной цели в термоанемометре, содержащем измерительный и компенсирующий термочув ствительные элементы, выполненные из нитевидных кристаллов полупровод ника, расположенные параллельно друг другу и перпендикулярно оси по тока и включенные в плечи измерител ного моста с источником питания, компенсирующий термочувствительный элемент расположен в потоке выше первого на расстоянии где k - постоянный коэффициент, рав ный 20; d - диаметр нитевидных кристаллов, из которых выполнены термочувствительные элемент Кроме того, измерительный термочувствительный элемент выполнен в виде нитевидного кристалла полупроводника с тремя выводами, причем средний, вывод присоединен к кристаллу несимметрично относительно крайних. При этом сопротивление компенсирующего термочувствительного элемента определяется по формуле ,К,-,, где R,R.; - сопротивления измерительных термочувствительных элементов при температуре неподвижнс й среды TO и заданных рабочих токах Тр н соответственно; d idyi ° температурные коэффициенты сопротивления тер моч увствительных элементов . На фиг. 1 представлена электрическая схема предлагаемого термоанемометра; на фиг. 2 - вольт-амперная характеристика термочувствительного элемента; на фиг. 3 - электрическая схема при выполнении термочувствительных элементов в виде кристалла с тремя выводами; на фиг. 4 - вольтамперная характеристика, соответствующая схеме на фиг. 3; на фиг. 5 (о, б, в , 1- ) взаимное расположение термочувствительных элементов в потоке; на фиг. 6 (q, 5 , в , о. ) то же, при выполнении измерительного элемента на основе кристалла с тремя выводами. Термоанемометр состоит (фиг. 1, 3, б) из нитевидного кристалла 1 с сопротивлением R, являющимся термокомпенсирующим, и из нитевидного кристалла 2, расположенного в потоке параллельно кристаллу 1. К кристаллу 2 (фиг. 3 и 6) присоединены омичные контакты и токовые выводы 3, 4-и 5, при этом средний контакт и вывод 4 расположен несимметрично по отношению к крайним выводам 3 и 5. В результате-сопротивления Rj, и Н„ между выводами 4-5 и 4-3 соответственно неравны (R Е ). При этом кристалл 2 с сопротивлением R (фиг. 1 И 3) является изR 2 и R 3 мерительным. сопротивления в плечах моста, служащие для его балансировки; Н4 сопротивление для регулировки рабочего тока; Е - источник питания; U дь/у - выходное напряжение измерительного моста. Термоанемометр работает следующим образом. Сопротивление термочувствительного элемента включается в плечо измерительного моста в режиме саморазогрева. При этом величина протекающего через него рабочего тока Ipg5 выбирается соответствующей отрицательному дифференциальному сопротивлению вольт-амперной характеристики (ВАХ)(фиг. 2). Сопротивление R компенсирующего термочувствительного элемента включается в противоположное плечо измерительного моста по другую сторону измерительной диагонали (фиг. 1 и 3). Величина протекающего чреез R тока выбирается соответствующей линейному участку его БАХ (фиг. 2 и 4) и не приводит к перегреву терморезистора над температурой окружающей среды. Поэтому при постоянной температуре как в отсутствии движения среды, так и в потоке сопротивлени R не изменяется. Сопротивление В, , помещенное в поток так, чтобы на него не попадало тепловое поле термочувствительного элемента R, реагирует только на изменения температуры измеряемой среды. При это если обеспечивается условие то обеспечивается полная термокомпенсадия, т.е. полностью исключает ся ошибка измерений, обусловленная и вменением температуры окружающей среды. Термокомпенсируюадий элемент с сопротивления R помещается в потоке выше измерительного с сопротивлением R, на расстоянии , где k - постоянный коэффициент, ра ный 20; d - диаметр нитевидных кристал лов. Причем сопротивление В компенсирующего термочувствительного эле мента выбирается из соотношения для случая 1ФИГ. 21 )ot,R,|.ci, где - сопротивления термочувствительных элементов гпри температуре неподвижной среды Т-, и заданных рабочих токах 1р и IP- соответственно} oL ,0., Л температурные коэффиЦизмп«енты сопротивлений терморегуляторов соответственно. -/ Для случая фиг. 1 - R Изобретение может быть использовано в более широком диапазоне скоростей потоков при лучшей точности измерений; Кроме того, чувствительность термометра ( 7В«с м) выще, чем в известных технических решениях, которая при малых скоростях потока - и быстро уменьшаетавна 4, ся до 2В-СМ- при увеличении скорости в 2 раза.

1. ТЕРМОАНЕЮМЕТР, содержащий измерительный и компенсирующий термочувствительные элементы, выполненные из нитевидных кристаллов полупроводника, расположенные параллельно друг другу и перпендикулярно оси потока и включенные в плечи измерительного моста с источником питания, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, компенсирующий термочувствительный элемент расположен в потоке выше измерительного на расстоянии (о( где - постоянный коэффициент, равный 20; 61 - диаметр нитевидных кристаллов, из которых выполнены термочувствительные элементы. 2.Термоанемометр по п о т ли ча ющий с я тем, что измерительный термочувствительный элемент, выполнен, в виде нитевидного кристалла полупроводника с тремя выводами, причем средний вывод присоединен к кристаллу несимметрично относительно крайних. 3,Термоанемометр по Й.2, о т личающийся тем, что сопротивление компенсирующего термочувствительного элемента определяется по формуле . 1.1 R (Л I et где R, Rj сопротивления измеp тeльныx термочувствительных элементов при температуре неподвижной среды -tg и заданных рабочих токах в Эр и JP соответст00 венно d iOt - температурные коэффициенты сопротивления соответствующих термо00 О) чувствительных элеменгтов.

фибЗ

6

и.в фиг. 2.

6 S U.B pufA

фие.5

Уп