Устройство для измерения температуры газового потока Советский патент 1985 года по МПК G01K13/02 

Изобретение относится к устройствам ДГ1Я температурных измерений и может быть использовано при измерении температур высокоскоростных потоков газов ипи жидкостей и эксперкментальной аэрогидродинамике, двигателеетроении и т.д. Известно устройство для измерения температуры газового потока, содержа щее камеру торможения, внутри которой расположен термочувствительный элемент в виде термометра сопротивле ния закрепленного на изоляционном каркасе, в котором с целью снижения инерциЪнности устройства (постоявной времени) изоляционный каркас вьтолнен в виде многогранной пирамиды 1. Однако данное устройство не обеспечивает высокой точности измерекия из-за изменения его постоянной времени при изменении скорости движе ния кон,тролируемой среды. Наиболее близким к предпагаемому по технической сущности является устройство для измерения температуры газового потока, содержащее камеру торможения, закрепленную на оси вращения, и термочувствительный элемент расположенный внутри камеры тор можения.2.Однако известное устройство не обеспечивает высокой точности измерения быстроменяющейся температуры газового потока из-за изменения его постоянной времени при изменении скорости движения контролируемой сре ды. Действительно, постоянная времени устройства определяется скоростью движения среды в камере торможения относительно термочувствительного элемента. При изменении скорости набегающего потока скорость в камере относительно термочувствительного элемента меняется,что приводит к изменению постоянной времени устройства. Цель изобретения - повышение точности измерения температуры путем стабилизации постоянной времени устройства. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения температуры газового потока, содержащее камеру торможения, закрепленную на 1 оси врашения, и термочувствительный элемент, расположённый внутри камеры торможения, введены спиральная пружи на с упругим стержнем и плоская пластина, жестко прикрепленная одним ребром к оси вращения и расположенная перпендикулярно газовому потоку, при этом внутренний конец спиральной пружины прикреплен к оси вращения, а наружный - к одному концу упругого стержня, закрепленного параллельно оси вращения. На чертеже изображено устройство для измерения температуры газового потока. Устройство для измерения температуры содержит камеру 1 торможения с входным 2 и выходным 3 отверстиями, закрепленную на оси 4 вращения, спиральную пружину 5 с упругим стержнем 6, термочувствительный элемент 7, расположенный в камере торможения, и плоскую пластину 8, жестко прикрепленную одним ребром к оси вращения камеры торможения и расположенную перпендикулярно набегающему газовому потоку. Устройство дпя измерения температуры газового потока работает следующим образом. При воздействии на камеру торможения контролируемой средой, движущейся со скоростью V относительно оси вращения, создается момент сил ЛЛ Faces с. (1) де F - сила лобового сопротивления пластины 8; а - расстояние от оси 00 до точки приложения результирующей силы лобового сопротивления;oi - угол поворота пластины (камеры торможения). Сила лобового сопротивления F определяется соотнощением pV -2-( ) где V - скорость движения контролируемой среды; б - плотность контролируемой сре5 - площадь пластины 8. При действии момента сил М камера 1 торможения поворачивается на угол dt зависящий от жесткости пружины 5 и упругого стержня 6 ot К-М При повороте камеры торможения уменьшается эффективная площадь S эф

входного отверстия камеры торможения (площадь проекции сечения входного отверстия на плоскость, перпендикулярную направлению движения среды).

5,ф 5, 1 ( где перпендикулярное сечение вхоного отверстия 2.

При этом происходит изменение разности давления Д Р на входном и выходном отверстиях по закону

,1

рГ

(51

S cosct

Др причем угол об , как видно из соотношений (2) и (3), однозначно свя зан со скоростью V движения среды. Как показывают расчеты, закон изменения жесткости спиральной пружины с упругим стержнем в зависимос ти от угла поворота камеры торможения может быть описан выражением consi 2 огссоэ При таком законе изменения жесткости пружины в зависимости от угла поворота камеры торможения и скорости движения среды V в определенном диапазоне изменений скорости ,, определяемом параметрами спиральной пластины и упругого стержня, разность давлений на входном и выходном отверстиях камеры то можения автоматически поддерживаетс гтсстоянной, т.е Лр const

При выполнении условия d Я скорость движения газа в полости камеры 1 постоянная. Следовательно, не изменяется постоянная времени камеры

(7) где Р - длина пути перемещения срег ды в камере от входного отверстия до термочувствительного элемента 7. Также неизменной остается тепловая постоянная времени f термочувствительного элемента Г Н где С - теплоемкость термочувствительного элемента; Н - коэффициент рассеяния (при V consf коэффициент рассеяния Н также постоянен). Таким образом, в лредлагаемом устройстве за счет выбора пружины с соответствующей характеристикой К f(oi) автоматически поддерживается постоянным перепад давлений на входном и выходном отверстиях камеры торможения, вследствие чего стаб шизируется значение постоянной времени камеры (устройства) и термочувствительного элемента. Это приводит к стабилизации постоянной бремени устройства в требуемом диапазоне изменения скорости контролируемого потока и, соответственно, к повышению точности измерения температуры.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВОГО ПОТОКА, содержасдее .13 камеру торможения, закрепленную на оси вращения, и термочувствительный элемент, расположенной в каме1)е торможения, о тл ич ее я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры путем стабилизации постоянной времени устройства, в него введены спиральная пружина с упругим стержнем и плоская пластина, жестко прикрепленная одним ребром к оси вращения и расположенная перпендикулярно газовому потоку, при этом внутренний конец спиральной пружины прикреплен к оси вращения, а наружный-- к одному концу упругого стержня, закрепленного параллельно оси вращения. (Л v;j со vj со 4;