Тепловой преобразователь пульсаций скорости потока газа или жидкости Советский патент 1985 года по МПК G01P5/10 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения характеристик турбулентности газожидкостных потоков.

Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя .

На фиг. 1 изображен преобразователь} на фиг. 2 - вольт-амперная характеристика (ВАХ) туннельного . диода, поясняющая принцип действия преобразователя.

Преобразователь состоит из термопары (термобатареи) 1, туннельного диода 2, терморезистора 3, изготовленного, например, из полупроводникового материала с высоким температурным коэффициентом сопротивления, и низкоомного, регулируемого источника 4 питания. Терморезистор расположен под термопарой так, излучение лучистого нагревате ля 5, сфокусированное оптической системой (не обозначена) прогревало не только термопару 1, но и те морезистор ,3. К терморезистору 3 подключен регистрирующий прибор 6, в качестве которого может быть использован осциллограф или частотомер.

Преобразователь работает следую тцим образом.

Сфокусированное оптической системой излучение лучистого нагревателя 5 прогревает термопару 1 и терморезистор 3, что вызывает появление ЭДС .. в термопаре 1 и уменьI

шение сопротивления терморезистора 3.

При включении источника 4 питания ЭДС Q на туннельном диоде 2 появляется напряжение

(1)

и ЕТ- IR

где I - сила тока в цепи.

В соотношении (1) все величины, за исключением Е, зависят от скорости газа. Кроме того, напряжение и и сила тока I удовлетворяют также ВАХ туннельного диода. Реальная ВАХ, показанная на фиг. 2, обусловлена собственной индуктивностью и емкостью элементов цепи, в которой включен туннельный диод. Характеристика имеет ту особенность, что при критическом напряжении на туннель703542

ном диоде (/-100 мВ) сила тока изменяется скачкообразно, но в про- ; межутке Uj - U j - незначительно. Положение рабочей точки туннельного 5 диода на ВАХ зависит от величин „, , R. Пусть ЭДС gg такова, что рабочая точка О соответствует средней скорости газового потока, обдувающего термопару 1 и терморезис тор 3. При положительной пульсации скорости температура термопары 1 и терморезистора 3 уменьшается, при этом ЭДС термопары уменьшается, а сопротивление терморезистора 3 увеличивается} напряжение на туннельном диоде 2, как следует из (1), уменьшается и рабочая точка смещается по ВАХ влево. Если пульсация достаточно велика, то напряжение

достигает и в цепи появляется импульс тока, который регистриру- ,ется прибором 6. Частота регистрируемых пульсаций тем вьш1е, чем ближе

напряжение средней рабочей точки О

к . Последнее объясняется тем, что в газовом потоке возможны пульсации различных масштабов, при зтом преобразователь регистрирует интегральную частоту пульсаций, амплитуда которых больше или равна Up-U| p Пульсации напряжения лУ соответствует пульсация скорости AV «6лУ где о1 - тарировочный коэффициент преобразователя. Интегральный спектр

пульсаций газа устанавливается путем задания дискретного ряда значений напряжения Up,...,Uf, и измерения соответствующих им частот, регистрируемых прибором 6. Для получения истинного спектра пульсаций скорости интегральный спектр дифференцируется по скорости.

Особенностью туннельного диода 2 является то, что он в комбинации с термопарой 1 терморезистором 3 выполняет роль термочувствительного элемента. Последнее объясняется тем, что изменение скорости газа на uV вызывает сдвиг его рабочей точки на величину lU. Как следует из (1), ЛИ liR. В. известном устройстве изменение напряжения на термочувствительном элементе (термопаре) составляет 4U л Следовательно, в предлагаемом . устройстве достигается большая чувствительность, чем в известном.

Wrpf ITo

UKP I

и

ipiit.

ТЕПЛОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ, содержащий термопару, лучистый нагреватель с оптической системой, в фокусе которой расположен спай термопары, и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с цепью по-. вышения чувствительности, последовательно с термопарой в замкнутой электрической цепи включены туннельный диод, терморезистор и регулируемый источник питания, при этом терморезистор расположен в фокусе оптической системы лучистого нагревателя, а регистрирующий прибор подклюi чен параллельно к терморезистору. (Л С 00 О1 4)