Устройство для измерения пульсаций температуры в потоках Советский патент 1985 года по МПК G01K7/34 

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для из мерения пульсаций температуры и тепловых неоднородностей в реальных потоках жидкости и газа, где наряду с пульсациями температуры присутствуют пульсации скоростного напора и плотностные неоднородные среды.

Известно ус ойство, где чувствительный элемент из лерите я выполнен в виде удлиненного пироэ|ектрика, закрепленного одним своим концом в- корпусе обтекаемой потоком формы .

Недостатком этого устройства является отсутствие компенсации сигналов мешающих полей, в частности, пульсаций скоростного напора потока и акустических сигналов, что снижает точность измерения пульсаций температуры в реальных потоках.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является устройство для измерения пульсаций температуры в потоках, содержащее закрепленный в проводящем корпусе чувствительный элемент, имеющий форму сферической оболочки, состоящей из двух одинаковых, соединенных между собой слоев сегнетоэлектрика, образующих дифференциальную пару, которая подключена к электрической схеме 2.

Недостатком известного устройства является малая точность при измерении пульсаций температуры в реальных условиях из-за влияния неоднородности среды по плотности и пульсаций скоростного напора, которые, ввиду разных условий их воздействия на оба слоя сегнетоэлектрика, не могут быть скомпенсированы.

Целью изобретения является повыщение точности измерений пульсаций температуры в реальных потоках за счет компенсации сигналов от пульсаций скоростного напора и плотностных неоднородностей в измеряемой среде.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения пульсаций температуры в потоках, содержащем закрепленный в проводящем корпусе чувствительный элемент, имеющий форму сферической оболочки, состоящей из двух одинаковых соединенных между собой слоев сегнетоэлектрика, образующих дифференциальную пару, которая подключена к электрической схеме, чувствительный элемент выполнен в виде сферического пояса с углами раскрыва ©t и ©г., выбранными в пределах

55°

и связанными между собой соотнощением

5COS01-3cos Qi

1.

5cosQa -3cos3©2

На чертеже представлена конструкция устройства для измерения пульсаций температуры в потоках.

Устройство содержит два одинаковых, жестко связанных между собой слоя сегнетоэлектрика 1 и 2, выполненных в виде сферического пояса с углами раскрыва Gj; и ©г. Чувствительный элемент закреплен в корпусе 3 и подключен к электрической схеме 4.

Работа устройства основана на использовании пироэлектрических свойств сегнетоэлектриков. При воздействии тепловых неоднородностей потока на внещнюю поверхность первого слоя сегнетоэлектрика 1, обращенного к потоку, на его электродах

0 появляется электрическая разность потенциалов, пропорциональная тепловому воздействию, а так как теплопроводность сегнетоэлектрика мала по сравнению с материалом корпуса преобразователя, то температура второго слоя сегнетоэлектрика 2 остается

5 близкой к средней температуре потока и заряд на нем не образуется. Таким образом разностный электрический сигнал подается на вход электрической схемы.

В случае воздействия на чувствительный элемент преобразователя акустического сигнала с длиной волны, много больщей толщины слоя сегнетоэлектрика, происходит электрическая компенсация этих сигналов из-за малой разности фаз сигналов, приходящих 5 на оба слоя сегнетоэлектриков.

Важной особенностью изобретения является использование в конструкции его чувствительного элемента закона распределения избыточного давления (скоростного напора) по поверхности сферического элемента при обтекании его потоком жидкости или газа, заключающегося в наличии на поверхности обтекаемой потоком сферы линии нулевого избыточного давления. Эта линия

(окружность) проходит через точки на поверхности сферы, в которых угол между направлением потока и нормалью к поверхности сферы составляет 0-о « 42°. По обе стороны от этой линии величина избыточного давления от пульсаций скоростного на0 пора потока меняет свой знак.

Таким образом, при выборе формы чувствительного элемента в виде сферического пояса, включающего в себя линию нулевого избыточного давления, можно получить достаточно высокую степень компенсации по пульсациям скоростного напора. При этом форма чувствительного элемента находится из условия нулевого воздействия пульсаций скоростного напора на чувствительный элемент, а углы раскрыва сферического пояса определяются соотношением

5cos6i -3cos 0t ScosGj -Зсоз02

и выбраны в пределахя

42° 55° ,

в которых точность измерения температуры максимальна

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ В ПОТОКАХ, содержащее закрепленный в проводящем корпусе чувствительный элемент, имеющий форму сферической оболочки, состоящей из двух одинаковых соединенных / между собой слоев сегнетоэлектрика, образующих дифференциальную пару, которая подключена к электрической схеме, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, чувствительный элемент выполнен в виде сферического пояса с углами раскрыва ©i и вг, выбранными в пределах 42° QL 25°, 55° QZ 42°. и связанными между собой соотношением Бсозвг -3cos ei 5со5в2 -3 Ш (Л О5