Автоматический электротермоанемометр постоянного тока Советский патент 1985 года по МПК G01P5/12 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения средних скоростей и температур, пульсаций скорости, температуры и плотности квазистационарных потоках газа.

По основному авт.св. № 877442 известно термоанембметрическое устройство, являющееся автоматическим электротермоаяемометром постоянного тока, которое содержит термодатчик, измерительный мост с переключателем фиксированных перегревов, источник питания, компенсирующий усилитель, снабжеиньй цепью компенсации постоянной времени, выполненной в виде двухцепного релейного суммирующего магазина емкостей, регулируемьй стабилизатор тока моста, интегрирующий усилител следящей системы регулировки тока моста, фильтр низких частот и блок автоматической настройки постоянной времени, входы которого соедин ны с регулируемым стабилизатором тока моста и измерительным мостом, а выход связан с компенсирзтощим усилителем 13Известное устройство используется для измерения скорости, температзфы, пульсаций скорости и температуры в потоках газа и жидкости

Однако при измерении пульсаций температуры, когда известный автоматический электротермоанемометр работает в режиме термометра сопротивления т.е. перегрев температуры термодатчика относительно температуры потока газа равен нулю, автоматическая настройка цеп компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя с помощью блока автоматической настройки постоянной времени невозможна. При изменении средней скорости потока газа или жидкости либо местоположения термодатчика необходимую настройку цепи компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя приходится производить вручную, используя данные о тепловой инерции термодатчика, полученные в данной точке измерительного простраяства и при заданной скорости потока газа или жидкости, когда известный электротермоанемометр работает в режиме измерения скорости, т.е. при большом перегреве термо559492

датчика относительно температуры потока газа или жидкости.

Все это значительно увеличивает время проведения эксперимента и

5 снижает точность измерения пульсаций температуры.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия электротермоанемометра.

10 Поставленная цель достигается тем, что в электротермоанемометр дополнительно введены компенсирующий усилитель, блок согласования, фильтр нижних частот, термо15 датчик и последовательно соединенные стабилизатор тока, измерительный мост и регистратор,причем термодатчик включен в одно из плеч измерительного моста, первый вход

20 компенсирующего усилителя соединен с выходом измерительного моста, второй вход через блок согласования с выходом блока автоподнастройки,а выход компенсирующего усилителя через фильтр нижних частот - с вторым выходом устройства.

На чертеже изображена блок-схема автоматического электротермоанемометра постоянного тока.

30 Автоматический электротермоанемометр постоянного тока содержит источник 1 питания, термодатчик 2, включенньй в измерительный мост 3, в котором имеются два регулрфуемых плеча (одно для определения электрического сопротивления, а другое для задания десяти фиксированных перегревов относительно средней «температуры потока),; дополнительный

.Q термодатчик 4, расположенньм в одном измерительном объеме с термодатчиком 2 и включенный в дополнительный измерительньй мое. 5, в котором имеется регулируемое плечо для опреде j ления электрического сопротивления термодатчика 4, дополнительный стабилизатор 6 тока, соединенный с измерительньм мостом 5, генератор 7 прямоугольных импульсов, подключаеCQ мый переключателем 8 к регулируемому стабилизатору 9 тока моста.

К измерительной диагонали моста 3 подключен вход компенсирующего усилителя 10 с управляемой цепью 55 компенсации постоянной времени и выходным фильтром 11, а через переключатель 12 - вход интегрирующего усилителя 13, выход которого подклю3

чается переключателем 14 к регулируемому стабилизатору 9 тока, и измерительный гальванометр 15.

К измерительной диагонали дополнительного измерительного моста 5 подключен вход компенсирующего усилителя, 16 с управляемой цепью компенсации постоянной времени и до- полнительным выходным фильтром 17 и измерительньй гальванометр 18. К компенсирующему усилителю 1П и компенсирующему усилителю 16 через согласующий блок 19 подключен блок

20автоматической настройки постояной времени, один из входов которого подключен к измерительному мосту 3, а другой - к регулируемом стабилизатору 9 тока моста. Выход

21фильтра 17 используется при измерениях пульсаций температуры,

а выход 22 фильтра 11 - при измерениях пульсаций скорости и температуры.

Автоматический электротермоанемометр постоянного тока работае следуюя м образом.

В исходном состоянии переключатель 8, подключающий Генератор 7 П-образных импульсов к стабилизатору 9 тока, и переключатели 12 и 14, замыкающие цепь обратной связи не замкнуты.

Поместив термодатчик 2 и термодатчик 4 в заданную точку исследуемого сверхзвукового или трансзвукового изотермического стационарного в среднем по времени потока газа, задают с помощью регулируемого стабилизатора 9 тока моста малый ток через термодатчик 2, кбторый практически не нагревает чувствительный элемент термодатчика относительно температуры потока. Сбалансировав мост 3 по гальванометру 15 с помощью регулируемого плеча измерительного моста 3, служащего для измерения электрического сопротивления термодатчика 2, определяется средняя температура торможения потока. I

Для измерения средних скоростей и флуктуации массового расхода термодатчик 2 необходимо перегреть относительно средней температуры потока, поэтому после настройки на малом токе измерительный мост 3 искусственно разбалансируют уже с помощью плеча, служащего для

559494

установки фиксированных перегревов термодатчика 2. После этого баланс восстанавливается нагревом. термодатчика 2 путем увеличения тока 5 через измерительный мост 3 с помощью регулируемого стабгшизатора. тока моста, а затем замыкают контур отрицательной обратной связи переключателями 12 и 14. С помощью интегрирующего усилителя 13 и регулируемого стабилизатора 9 тока моста автоматически поддерживают средний по времени баланс напряжения ,в диагонали измерительного моста 3, не воздействуя при этом на тепловую инерцию термодатчика 2 .и не изменяя полосы воспроизведения частот компенсирукнцего усилителя 10, за счет выбора верхней границы частотной характеристики интегрирующего усилителя 13, при замкнутом контуре отрицательной обратной связи, мень.ше частоты, -при которой усиление на нижнем спаде частотной характеристики усилителя 10 по напряжению составляет 0,707.

Аналогично установив через термодатчик 4 малый ток, с помощью стабилизатора 6 тока, балансируют мост 5 по гальванометру 18, с помощью регулируемого плеча измерительного моста 5, служащего для измерения электрического сопротивления термодатчика 4, опредепяют среднюю температуру торможения потока газа.

Флуктуации температуры торможения и соответственно флуктуации скорости (массового расхода) могут быть измерены на выходах 21 и 22 фильтров 17 и 11 при соответствующей установке компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя 16 и компенсирующего усилителя 10.

Настройка компенсирующего усилителя 10 производится автоматически непосредственно с помощью выходного напряжения блока 20 автоматической настройки постоянной времени в зависимости от двух параметров; скорости потока газа и выбранного перегрева термодатчика 2, а настройка компенсирующего усилителя 16 производится также с помощью напряжения блока 20 автоматической настройки постоянной времени, но че рез согласующий блок 19 в зависимоетолько от скорости потока га Таким образом, для правильной настройки компенсирующего усилителя 10 необходимо, чтобы выходное напряжение ЕЬЫИ блока 20 автоматической настройки постоянной времени было пропорционально постоянной времени (л нагретого термодатчика 2, т.е. , (A-t + ft vODRcfi где R -электрическое сопротивление холодного термодатчика 2 -скорость потока, газа в измерительном объеме t, - коэффициент пропорциональности, , А,6 - тарировочные константы термодатчика 2. С другой стороны, для оптимальной настройки компенсирующего усили теля 16 необходимо, чтобы выходное напряжение согласующего блока 19 было пропорционально постоянной времени М не нагретого термодатчика 4, т.е. ./ir Отсюда, если коэффициент переда чи К согласующего блока 19 в общем случае будет равен К--Ьи (A/ &4/U)Ra, , (Ai+Biv/iT Rwi : то компенсирующий усилитель 16 буд оптимальным образом настраиваться выходньм напряжением блока 20 авто матической настройки постоянной вр мени. В частном случае можно вьтол нить чувствительные элементы термо 1 . датчиков 2 и 4 в виде двух одинаковых проволочных элементов длиной 1 г. и диаметром . Тогда необходимый коэффициент передачи блока 19 буд,ет « ;равент.е. обратно пропорционален выбранному перегреву термодатчика 2. В дальнейшем при изменении либо скорости потока, либо положения термодатчиков 2 и 4 в пространстве автоматическая схема балансировки измерительного моста 3 установит необходимое значение тока, а на выходе блока 20 автоматической настройки постоянной времени установится соответствующее значение напряжения, которое настроит цепь компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя 10 и через согласующий блок 19 цепь компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя 16. Генератор 7 прямоугольных импульсов, который подключается переключателем 8 к стабилизатору 9 тока, используется при настройке блока 20 автоматической настройки постоянной времени и для контрольного иэмерения постоянной времени термодатчика 2 методом П-образньпс импульсов. Таким образом, при измерениях, пульсаций температуры отпала необходимость в измерениях постоянной времени термодатчика 2 и соответствующей настройке компенсирующего усилителя 16 в каждой точке измерительного пространства при каждом новом значении скорости потока газа, которая ранее производилась вручную,, что сокращает время измерений.

АВТОМАТИЧЕСКИ ЭЛЕКТРОТЕРМОАНЕМОМЕТР ПОСТОЯЯИОГО ТОКА по авт.сй. № 877442, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него дополнительно введены компенсирукнчий усилитель, блок согласования, фильтр нижних частот, термодатчик и последовательно соединенные стабилизатор тока, измерительный мост и регистратор, причем термодатчик включен в одно из плеч измерительного моста, первьй вход компенсирующего усилителя соединен с выходом измерительного моста,второй вход компенсирующего усилителя через блок согласования - с выходом блока автоподстройки, а выход компенсирующегб усилителя через фильтр нижних частот - с вторым выходом устройства. СЛ СЛ СО 4 СО