Приемное устройство термоанемометра Советский патент 1987 года по МПК G01P5/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости газового или жидкостного потока.

Цель изобретения - снижение погрешности измерения скорости за счет линеаризации выходной характеристики термоанемометра.

На фиг. 1 изображена схема приемного устройства термоанемометра; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняющие принцип действия устройства.

Приемное устройство содержит державку 1, с помощью которой оно вводится в исследуемый поток, направляющую трубку 2, неподвижно закрепленную на державке. Внутрь направляющей трубки вставлен изолятор 3, внутри которого проходят два иглообразных электрода 4. К концам электродов крепится чувствительный элемент 5 (например, бусинковый терморезистор). Чувствительный элемент находится во внутреннем канале камеры 6 торможения, которая выполнена с возможностью перемещения вдоль напраЕ Ляющей трубки и подпирается пружиной 7. Чувствительный элемент с помощью электродов включается в электрическую схему термоанемометра (не показана).

Выходная характеристика термоанемо- .метра представляет собой нелинейную функцию, известную под названием закона Кинга. В устройстве чувствительный элемент находится внутри камеры торможения, в которой местная скорость связана с изменяемой скоростью невозмущенного потока.

Суммарная выходная характеристика термоанемометра, чувствительный элемент которого находится в данном устройстве, должна быть линейной. Это достигается в устройстве тем, что камера торможения выполнена перемещающейся относительно чувствительного элемента, а внутренний ее канал спрофилирован по закону, определяемому выходной характеристикой нелинеаризованного термоанемометра, аэродинамическими характеристиками камеры торможения и характеристиками пружины.

Закон профилирования внутреннего канала камеры торможения находится следующим образом.

Выходная характеристика термоанемометра выражается законом Кинга. Линеаризованная характеристика должна иметь вид

вых-D-V.(1)

Для обеспечения этой зависимости устройство должно обеспечивать связь между местной скоростью К,, и измеряемой скоростью V в виде

К..(2)

Требуемый закон изменения площади поперечного сечения внутреннего канала может быть найден из уравнения неразрывности газодинамического течения

SW I/ JO/K«,(3)

где Soo- скорость невозмущенного потока; У„ - местная скорость обтекания потока термочувствительного элемента;

So-площадь входного отверстия камеры торможения. После подстановки (2) и (3) получаем

S(x)S,.(4)

Скорость невозмущенного потока, вызывающего перемещение камеры торможения, находится из уравнения равенства аэродинамической силы

15 г- (0 оЛ&

аэ -аэ .

(5)

где Саэ - коэффициент аэродинамического

сопротивления;

Siun - максимальная площадь попереч- ного сечения камеры торможения;

р - плотность среды газового или жидкостного потока и силы сжатия пружины

.npX.(6)

где К„р - коэффициент жесткости пружины; X - осевое перемещение (осевой размер). В результате преобразований получаем

)

30 .,

I/;;

(7)

После подстановки (7) в (4) имеем окончательное выражение

(8)

S(x)

р о Km

Величины п, D, Е и с являются эмпирическими коэффициентами или их комплексами.

Таким образом, предлагаемое устройство за счет выполнения камеры торможения

0 перемещающейся и с профилированным внутренним каналом позволяет получить точную линеаризацию выходной характеристики термоанемометра и этим снизить погрешность измерения.

Устройство работает следующим образом. При увеличении скорости 14 камера торможения под воздействием аэродинамических сил сдвигается назад. При этом чувствительный элемент оказывается в более узQ ком сечении камеры торможения. Рост местной скорости происходит за счет двух факторов - роста измеряемой скорости Vea и сужения местного сечения внутреннего канала. Линейность выходной характеристики достигается за счет компенсации снижения

5 роста выходной характеристики термоанемометра вследствие ее выхолаживания (фиг. 2) соответствующим увеличением роста местной скорости (фиг. 3).

Формула изобретения

Приемное устройство термоанемометра, содержащее чувствительный элемент, установленный в проточной камере, выполненной в виде направляющей трубки и камеры торможения с расширяющимся внутренним каналом, отличающееся тем, что, с целью снижения погрешностей за счет линеаризации выходной характеристики термоанемометра, камера торможения выполне:на с возможностью перемещения вдоль направляющей трубки и подпружинена, при этом ее внутренний канал спрофилирован по закону, задаваемому выражением

0/.,„с ( 2К,рХ УЛ-. | L n

5(Х)-С(Д ;т--- --f Сдэ рО«т

где S(x) - площадь поперечного сечения

внутреннего канала;

5о - площадь входного отверстия внутреннего канала;

Sxm - максимальная площадь поперечного сечения камеры торможения Кпр - коэффициент жесткости пружины - коэффициент аэродинамического

сопротивления камеры торможения;

р - плотность среды; X - осевой размер; с, л - эмпирические коэффициенты.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет снизить погрешности измерений за счет линеаризации вы6 4 ходной характеристики устройства. Чувствительный элемент 5, закрепленный на концах иглообразных электродов 4, размещен во внутреннем канале камеры 6 торможения. Увеличение измеряемой скорости вызывает перемещение камеры 6, в результате которого чувствительный элемент 5 оказывается в узком сечении камеры 6. В результате происходит рост местной скорости обтекания потоком чувствительного элемента 5, приводящий к выхолаживанию выходной характеристики термоанемометра. Внутренний канал подпружиненной камеры 6 спрофилирован по определенному закону. 3 ил. 7 If. t30 /ч. 5 J CPU2.1 : ///////////// // /// кАЛЛЛХХХ X XXX X хХ: КХХХХХ ХхХхХ 666 5 X oooooo55 o vwsXXX ЛХДХХХХХХХХХХХ со N3 СО Х) 05 00

К

м

Фиг. 2.

и.

м

Фиг.з

Ifc

00