Способ измерения скорости потока жидкости или газа Советский патент 1985 года по МПК G01P5/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовдно при измерении скорости газовых и жидких сред. . Известны способы измерения ско- 5 рости газовых и жидких сред, основанные на определении стационарной температуры нагретого датчика, помещенного в исследуемую среду, с последующим преобразованием в соответст- 10 вующий сигнал Л . Недостатками этих способов являются значительное время измерения, а также необходимость линеаризации выходного электрического сигнала. f5 Наиболее близким к изобретению является способ измерения скорости потока жидкости или газа, заключающийся в пропускании через термоанемометрический датчик злектричес- 20 кого тока со ступенчатым фронтом и измерении временного интервала, связанного с тепловым переходным процессом в термоанемометрическом датчике, по которому судят о скорости потока 25 жидкости или газа 2j Однако изврстньй способ обладает невысокой точностью, так как трудно точно определить конец теплового переходного процесса. Кроме того, про тотип предполагает значительное время измерения, которое для окончания переходного теплового процесса обычно составляет 3 (точность установления 5%), где i - тепловая постоянная датчика. Сйособ йе позволяет получить электрический сигналр линейно связанный со скоростью потока, что затрудняет считьюанйе показаний. прибора и требует создания специальных линеаризатором. ; Целью изобретения является повышение точности измерений за счет линеаризации градуировочной характеристики и повышения быстродействия термо- 45 анемометрического датчика. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения скорости потока жидкости или газа, заключающемуся в пропускании через термо- 50 анемометрический датчик электрического тока со ступенчатым фронтом и измерении временного интервала, связанного с тепловым переходным процессом В термоанемометрическом датчике, 55 по которому судят о скорости потока жидкости или газа, конец временного интервала определяют в момент достижего по гд про теп лов фор где что пот вой рез дат про фун i вае усл где ука пря ия перегрева термоаиемометрическодатчика относительно температуры ока дТд, равного MO 0,5893PDN , Р - тепловая мощность, выделяемая в термоанемометрическом датчике; DVfl - конвективное тепловое сопротивление;Дгп - коэффициен.ты; Vg - скорость потока, находящаяся в середине выбранного линейного диапазона измерений. Регулярный тепловой переходной цесс любого датчика, определяемый оемкостью датчика и внешним тепым сопротивлением, описывается мулой i -cDv eJi-- (1) С - теплоемкость термоанемометрнческого датчика; J)V - аппроксимирующее выражение для внешнего, конвективного тенлового сопротивления; « - скорость исследуемого пото. ка; . - время; ivt - величина перегрева датчика относительно температуры . -среды налий формулы (1) показывает, на время измерения t скорость ока влияет через изменение теплопостоянной процесса CPV и чеизменение конечной температуры ика PDV . Эти влияния взаимно тиворечивы и определяют перегиб циональной зависимости t (V ). Анализ зависимости показыт, что перегиб осуществляется при вии iTorO,58«PDVo ; Vn определяет точку перегиба. в окрестностях которой функциональная зависимость по формуле (1) близка к линейной, которую можно определить как касательную в точке YO по формуле J 0,1962- + 0,6937 а чертеже представлены графики анных зависимостей. ривая 1 построена по формуле (1), ая 2 - по формуле (3), а кривая 3 . 3 представляет собой разность кривой 1 и прямой 2, увеличенную в 100 раз. Кривая 3 является графиком погре ностей аппроксимации формулы (1) формулой (3). Как показывает анализ графика 3, аппроксимация осуществляется с приемлемой точностью в достаточно широ ком интервале скоростей потока. Например, заданная нелинейность на уровне 1%, получаем диапазон работы датчика по скорости Y/V от 0,27 до 1,93-, что вполне приемлема для прак тики. Способ измерения осуществляется следующим образом. На реверсирующем (работающем на вычитании из начальной величины) из мерителе временных интервалов устанавливается значение ig : Л-Ьо 0,6937CDVo . ) Затем подается на датчик тепловая мощность и одновременно запускается измеритель временных интервалов. Когда перегрев датчика/ достигнет величины ЬТьТо 0,5893 PDV, Прекращается подача мощности и оста навливается измеритель временных (5) 944 интервалов. При этом измерение вре- менных интервалов производится в единицах, кратных о : о 0,1962СТ)/о . На цифровом табло прибора получаем скорость исследуемого потока. Например, если в качестве термоанемометрического датчика используется монолитный сэребряньм шар диаметром 4,25 мм для измерения воздушного потока при величине VQ . 1 м/с, то начальный.временной интервал составляет 14,6 с. При нагреве PDV , равном 50 С, величина перегрева и Т, при котором прекращается подача мощности на датчик, составляет 29,5°С. При скорости V(j время действия импульса мощности равно 18,8 с. При 3toM Для получения скорое ти потока непосредственно на табло прибора время необходимо измерять в единицах , кратных 4,14 с. По сравнению с прототипом предлагаемьй способ позволяет получить величину скорости потока непосредственно на табло измерителя временных интервалов, причем эта операция соответствует самой сущности способа. При этом отпадает необходимость в специальных линеаризаторах, что упрощает прибор и увеличивает его точность.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА, заключающийся в пропускании через термоанемометрический датчик электрического тока со ступенчатым фронтом и измерении временного интервала, связанного с тепловым переходным процессом в термоанемометрическом датчике, по которому судят о скорости потока жидкости или газа, отличающийс я тем, что, сцелью повышения точности измерений за счет линеаризации градуировочной характеристики и повышения быстродействия термоанемометрического датчика, конец временного интервала определяют в момент достижения перегрева термоанемометрического датчика относительно температуры потока ДТд, равного йТ, 0,5893PDVo ., где Р - тепловая мощность, выделяемая в термоанемометрическом датчике; СУо - конвективное тепловое сопротивление J Б,т - коэффициенты; (Л Vo величина скорости потока, находящаяся в середине выбранного линейного диапазо- , на измерений. . 00 1 со со 4;