Термоанемометр Советский патент 1985 года по МПК G01P5/12 G01K13/02 

1 Изобретение относится к измерительной технике к может быть исполь вано для измерений скорости и темпе ратуры газовых и жидкостных потоков Целью изобретения является повышёние быстродействия термоанемометр На чертеже представлена схема те моанемометра. . Термоанемометр содержит чувствительньй элемент 1, изолирующую подложку 2, нагреватель 3, дополнитель ную Изолирующую пленку 4 и подложку 5 . При этом в теле подложки 5, изго товленной из изoляциoннo oматериала, располагается термоэлектрически охлаждающий элемент 6 таким образом что охлаждающий спай находится на поверхности подложки. Поверх охлаждающего спая термоэлектрического элемента нанесена дополнительная изолирующая пленка 4 в виде слоя ди электрика, на котором, располагаются чувствительный элемент 1 и нагреватель 3 (пленки), разделенные слоем аналогичного диэлектрика 2 и выполненные из металла с высоким температурным коэффициентом сопротивления. Выводы термоэлектрического охлаждающего элемента подключены к выходу стабилизатора тока, выполнен ного на операционных усилителях А2, А5, транзисторе Т2, диоде Д2 и резисторах R2, R9, R10, R15, R16, R20. Выводы пленки чувствительного элемента 1 подключены к выходу стабилизатора тока, выполненного на операционных усилителях А1, А4, тра зисторе Т1 и резисторах Rl, R7, R8, R13, R14, R19.Выводы металлической пленки 3, выполняющей функции нагре вателя, подключены к выходу схемы управления температурой, выполненной на операционных усилителях A3, А6, транзисторе .ТЗ и резисторах R3-R6, R11, R12, R17, R18. Операционньй .усилитель AJ включен по обычной дифференциальной схеме, причем один из его входов подключен к плен ке чувствительного элемента 1, а второй - к пленке нагревателя 3. Выходной сигнал усилителя служит в качестве опорного напряжения, задакядего величину выходного тока ста билизатора, выполненного на операционном усилителе А6, транзисторе ТЗ и резисторах R11, R12, R17, R18 R21. Выходным током этого стабили48затора и питается пленка нагревателя 3 . Термоанемометр работает следующим образом. В исходном состоянии через термоэлектрический элемент 6 протекает неизменный по величине ток от стабилизатора, вызывающий охлаждение выходящего на поверхность подложки спая элемента. За счет этого от пленки нагревателя 3 отбирается постоянное количество тепла, которое компенсируется за счет джоулева тепла, выделяемого в пленке нагревателя электрическим током, подводимым от схемы управления температурой. При равенстве количества тепла, поглощаемого от пленки 3 термоэлектрическим элементом 6 и выделяемого проходящим по пленке 3 электрическим током, температура пленки нагревателя равна температуре окружающей среды и пленка нагревателя не оказывает влияния на пленку чувствительного элемента 1, с помощью которой ведется измерение, например, температуры потока. Через пленку чувствительного элемента пропускается электрический ток от стабилизатора. Величина тока выбрана такой, чтобы не вызывать нагрева пленки чувствительного элемента 1, зависит от ее сопротивления и несет информацию о ее температуре. Это напряжение прикладьшается к одному из входов операционного усилителя A3, к второму входу которого прикладывается напряжение с выхода управляемого стабилизатора тока (А6, ТЗ, R11, R12, R17, R18, R21), которое несет информацию о сопротивлении пленки нагревателя 3. При неизменной температуре потока сопротивления пленок 1 и 3 неизменны и на выходе операционного усилителя A3 устанавливается напряжение, задающее ток управляемого стабилизатора (А6, ТЗ...) на уровне, необходимом для выполнения баланса тепла в пленке нагревателя 3. При изменении температуры потока, например повьшении, увеличивается сопротивление пленки 1, это приводит к увеличению напряжения на ней, а следовательно, и увеличению напряжения на выходе усилителя A3. Это приводит к увеличению тока, протекающего через нагреватель 3 и, как следствие, Кповышению его температуры, которое продолжается до тех пор.

311777484

пока температура нагревателя не ры пленок чувствительного элемента станет равной температуре пленки 1 и нагревателя 3. равны и тёплоотвод чувствительного элемента 1. Таким от пленки чувствительного элемента образом, при любых изменениях тем- в подложку отсутствует, что повышает пературы окружакщей среды температу- s быстродействие устройства.

ТЕРМОАНЕМОМЕТР, содержащий изолирующую подложку с послойно нанесенными на нее нагревателем, изолирующей пленкой и пленочньм чувствительные элементом, при этом нагре f ;.« ватель подключен к схеме управления температурой нагревателя, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены термоэлектрический охлаждающий элемент, расположенный в изолирующей подложке, и дополнительная изолирующая пленка, расположенная между нагревателем и термоэлектрическим охлаждающим элементом, а также два стабилизированных источника тока, при этом схема управления температурой нагревателя и первый стабилизированньй источник тока подключены параллельно к чувствительному элементу, а второй стабилизированный (Л источник тока подключен к охлаждающему элементу. 00