Устройство для одновременного измерения температуры и скорости потока Советский патент 1987 года по МПК G01P5/14 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к термоанемометрическим устройствам, и предназначено для одновременного измерения температуры и скорости потока жидкое- ти или газа.

Цель изобретения - повьшение точ-- ности измерения скорости потока.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит термометр 1 сопротивления с датчиком 2 температуры, термоанемометр 3 постоянной-температуры, состоящий из усилителя 4 обратной связи, блока 5 делений высо- костабильного резистора 6 и датчика 7 термоанемометра, и блок 8 компенсации. Выход термометра 1 сопротивления через блок 8 компенсации подключен к неинвертирующему входу усилителя 4 обратной связи, выход которого через последовательно соединенные датчик термоанемометра 7 и высокостабильный резистор подключен к общей шине. Вход Делимое блока 5 деления соединен с датчиком термоанемометра 7, вход Делитель - с высокостабильным резистором 6, а выход - с инвертирующим входом усилителя 4 обратной связи.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 2 температуры и датчик тер

моанемометра 7, подключенные по че- тырехпроводной схеме для исключения ошибок измерения вследствие наличия сопротивлений подводящих цепей (не указаны), помещаются в поток. Темпе- ратурная составляющая потока, воздействуя на датчик 2 температуры, вызывает изменение его электрического сопротивления, которое термометром 1 сопротивления преобразуется в напря- жение.

Датчик 2 температуры изменяет свое электрическое сопротивление по закону

2 02 1 р t),

сопротивление датчика 2 температуры в потоке;

сопротивление датчика 2 температуры при температуре ее (измеренное заранее); температурный коэффициент сопротивления датчиков; температура потока,°С.

Соответственно на выходе термометра 1 сопротивления образуется напряжение и 1, равное

и.ыч., ).

где К| - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность тока. Блок 8 компенсации умножает поступающее ему на вход напряжение на величину

.е,

RO.,

где R - сопротивление датчика термоанемометра 7, не включенного в измерительную схему термоанемометра, при 0°С (измеренное заранее)j

К - коэффициент перегрева датчика термоанемометра 7. Таким образом, на выходе блока 8

компенсации образуется напряжение

вых. равное:

и

ftblx

.Бд1Р

R

oi

К, R,,(1+ o(p-&t)

R

к

:леК-

02

К, R К R

,,(1 + -it)

W7Tpe6

К.

i7 КП.Р

д

0

ее

где R RO ( l + o r, at) - сопротивление датчика термоанемометра 7, не включенного в измерительную схему при температуре потока at; wTTPe требуемое сопротивление, которое должен иметь датчик термоанемометра 7 при данной температуре &t в режиме измерения скорости, т.е. будучи включенным в измерительную схему и будучи перегретым с коэффициентом перегрева относительно потока.

Итак, на выходе блока компенсации 8 образуется напряжение и 8 Кд wTTpeS пропорциональное тому сопротивлению Р 1 ттреБ которое должен иметь датчик термоанемометра 7 в режиме измерения скорости. Это напряжение подается на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 4 обратной связи.

На инвертирующий вход дифференциального усилителя 4 поступает с выхода делителя 5 сигналов напряжение бых. образовавшееся в результате деления напряжения, снимаемого с дат- чика термоанемометра 7 в режиме измерения скорости, на напряжение, снимаемое с высокостабильного резистора 6, т.е.

и t; HjJKiJ-HSX- . к . -v .,Б1-R 6

Ьб

К

де и

WT ист. )

В.

- напряжение, снимаемое

с датчика термоанемометра 7 в режиме измерения скорости (истинное напряжение на датчике); 20 Uj,g- напряжение, снимаемое с высокостабильного резистора 6 R - сопротивление высокостабильного резистора 6

25

15

R, ,.„ истинное сопротивление

VV ) И

датчика термоанемометра 7 в режиме измерения скорости I - ток, протекающий через датчик термоанемометра 7 и высокр- стабильный резистор 6;

коэффициент пропорциональТ7

ности делителя 5

сигналов, имеющий размерность напряжения.

К

Отношение -, имеющее размерность R 6

тока, подбирается равньм коэффициен К

ту пропорциональности К. ,т.е. Kj

Таким образом, на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 4 обратной связи поступает напряжение I wTTpeF инвертирующий

вход

- К

R,

wivcT . равное K-R

wt ис

тл

(так как -- К ) .

Редактор С. Лисина

Составитель Л. Лабузова

Техред Л.Олейник Корректор С. Шекмар

Заказ 1625/43 . Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Усилитель 4 обратной связи, имеющий большой коэффициент усиления, сводит разность поступающих к нему на вход напряжений практически к нулю, т.е.

к . р iia р

wT-treS R wwcT

wiTpeB

- R.T.cT 0

или

р- R

KI THCT wTTpeS.

ое

ренное20 выильежиатр-

ь25

30

еюсть з5

.

щий 4 ие

t ист

45

15

Таким образом, истинное сопротивление nepet peToro датчика термоанемо метра 7 при любых скоростях и температурах потока всегда равно тре- - буемому при данной температуре сопро тивлению, т.е. полностью исклгочается погрешность измерения скорости потока, обусловленная его изменяющейся во времени температурой. Иными словами, . предлагаемое устройство осуществляет точную температурную компенсацию.

Формула изобретения Устройство для одновременного измерения температуры и скорости потока, содержащее термометр сопротивления с включенным на его выходе блоком компенсации и термоанемометр постоянной температуры, выход усилителя обратной связи которого подключен к общей шине через последовательно соединенные высокостабильный резистор и датчик термоанемометра, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения скорости потока, в схему термоанемометра введен блок делителя сигналов, один вход которого подсоединен к датчику термоане- мометра, другой - к высокостабильному резистору, а выход - к инвертирующему входу усилителя обратной связи, неинвертирующий вход которого соединен с выходом блока компенсации.

Изобретение относится к термо- анемометрическим устройствам. Цель изобретения т повышение точности измерения скорости потока. Уcfpoйcтвo содержит термометр 1 сопротивления с датчиком 2 температуры, термоанемометр 3 постоянной температуры,. состо- ящий из усилителя 4 обратной связи, блока 5 деления, высокостабильного резистора 6 и датчика 7 термоанемометра, и блок 8 компенсации. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет достичь того, что истинное сопротивление перегретого датчика 7 термоанемометра как при любых скоростях, так и температурах потока всегда будет равным требуемому при данной температуре и сопротивлению, исключается погрешность измерения скорости потока, обусловленная его изменяющейся во времени температурой. 1 ил. i (Л со о io ел