Устройство для измерения параметров газовых потоков Советский патент 1988 года по МПК G01K13/02 G01P5/12 G01L9/06 

{

о

о со

4

114376942

Изобретение относится к измеритель-рудования исследуемого объекта периной технике и может быть использованоодического действия, например импуль- для измерения быстроменяющихся темпе-сного лазера, ударной аэродинамичес- ратуры,.скорости и давления газовыккой трубы и т.п., которая преобра- потоков„зуется им в периодическую последоваЦелью изобретения является новы-тельность положительных управляющих шение точнооти измерения температурыимпульсов напряжения {UrJ. Резистив- И скорости неизотермических и неизо-ные датчики 2 и 6 выбирают идентич- барических потоков газа. IQными по своим физическим свойствам : На чертеже представлена блок-схемаи конструкции, чтобы гарантировались Предлагаемого устройства,одинаковые динамические свойства, а Устройство содержит термоанемометрразмеры всех трех датчиков, включая постоянной температуры (ТАПТ), ви датчик ИПД 19, обеспечивали локаль- мостовую схему которого включен ре- 15ность измерений. Сигналы температуры зистивный датчик 2, умножитель 3, ув:-Up и скорости Иу (U - электрическое равляемый источник 4 тока измери™напряжениеj v л в- скорость и тем- тельный преобразователь 5 температу-пература потока газа соответственно ры с резистивнь М датчиком 65 первыйс блоков и 5 одновременно пос ру- блок 7 усреднения с фильтром 8 нижних 20пают на информационные входы ключей частот (ФНЧ) и-устройством 9 .выборки-JQ „ 12,блоков 7. и. 14 усреднения, а хранения (УВХ), четыре аналоговых клю- также умножителя 3, который совмест- ча 10-1Sj второй блок 14 усреднения управляемым источником 4 тока ФНЧ 15 и УВХ И), согласующее устройст-создает на резисторе 26 мостовой схе- но 17, последовательно соединенное с 25мь ТАПТ 1 падение напряжения, пропор- инвертором 18, измерительный преобра™циональное произведению 0 v. Это зователь 19 давления (ШД),. соединен-компенсирует зависящую от т емпера- ньй через ФНЧ 20 и компаратор 21 стуры часть изменения напряжения на одновибратором.22 источник 23 порого-резистивном датчике 2, которое адди- йых напряженийS, подключенньй к опор- 30тивно по отношению к температуре и йым входам компаратора 21, RS-триггерскорости газового потока, и тем са- 24 и регистратор 25, к первому и вто™мым обеспечивает инвариантность сиг- рому входам которого подключены соот-нала Uv ТАПТ 1 по отношению к вариа- йетственно выходы ктаочей 10 и 1, 12- циям температуры потока относитель- и 13,. а к третьему - выход ЖЩ 19, 35 начальной температуры, при кото- Информационные входы ключей 10 -рой производилась градуировка ТАПТ 1, 13 соединены соответственно с выходом По приходу переднего фронта подо- 1АПТ 1 непосредственно и через первьйжительного i-ro импульса последова- блок 7 усредненияJ а с выходом преоб-тельности fUfjc выхода согласующего разователя 5 - непосредственно и через дустройства 17 через инр,ертор 18 выклю- второй блок 14 усреднения. Управляю-чается ключ 12, т.е. на регистратор ffljje входы ключей 10 - 13 подклгочены25 не проходит напряжение U с выхо- соответственно к инверсному и прямомуда преобразователя 5, и одновремен- выходам RS-TpHrrspa 24 и выходам ин-но включается ключ 13, При этом сгла- вертора 8 и согласующего устройства женный ФНЧ 15 сигнал Ug f (§) запо- 17, одновременно соединенного с S-вхо-минается в УВХ 6, Таким образом, в дом триггера 24s которого сое-течение длительности i-ro импульса в динен с вьпюдом одновибратора 22, К .регистраторе 25 фиксируется значение выходам ТАПТ 1 и преобразователя 5усредненной температуры в потока га- подключен своими входами уг-шожитель .за к моменту прихода i-ro импульса 3, вькод которого соединен через Vf , По окончании i-ro импульса равляемый источник 4 тока с одним изключ 13 закрывается, а ключ 12 от- узлов измерительной диагонали мос.то-крывается сигналом с выхода инвер- :эой схемы TAIIT 1 тора 18 и в течение времени до приУстройс во работает следующим об- хода 1+1-го импульса на вход регистразоМаратора 25 проходит неискаженный поНа вход согласующего устройства 17мехами сигнал U, Если вспышки.элекподают синзфонизир тощуи последователь-тромагнитных помех отсутствуют, легко

ность 5гмпульсов с генераторного обо-предусмотреть прохождение сигнала Ug

15

на регистратор 25 непосредственно с вьпсода преобразователя 5,

Регистрация скоростного сигнала и. происходит несколько иначе, так как высокоинтенсивные пульсации давления, которые возникают в моменты появления импульсов искажают сигнал ТАПТ 1, существуют значительно дольше электромагнитных помех. По- Q этому управление ключами 10 и 11 в скоростном канале, аналогичными ключам 12 и 13 температурного канала, происходит с помощью RS-триггера 24, По переднему фронту i-ro импульса с выхода согласующего устройства 17 RS- триггер 24 перебрасывается в единичное состояние и напряжением.с прямого выхода открьшает ключ 11, а с инверсного выхода закрьюает ключ 10. При этом сигнал U, сглаженньй ФНЧ 8, запоминается в УВХ 9 аналогично U, но ключ 11 не закрывается по заднему фронту i-ro импульса, а остается открытым до тех пор, пока RS-триггер 24 не перебросится импульсом по R-BXO- ду. Такой импульс вырабатывается из сглаженного ФНЧ 20 сигнала давления Up вухпороговым компаратором 21 в соответствии с выражением 1,

Unopi Р пор-г ;

О, Up 7 Unopi и Up Ufiopi , - выходное напряжение компаратора 21;

,. ,Uf,op г - пороговые напряжения, срабатьшания компаратора, которые задаются из соображений требуемой точности учета влияния давления на сигнал ТАПТ ,

и одновибратором 22, который при U 1 вырабатьюает короткий импульс постоянной длительности, примерно такой же, что и длительность импульсов в Upi. В результате гарантируются одновременное появление единичных потенциалов на входах RS-триггера 24 и его правильная работа. Как только RS-триггер. 24 перебросится указанным импульсом, ключи 10 и 11

тояние и на регистратор 25 проходит неискаженный пульсациями давления и электромагнитными помехами сигнал Uy f (v) до момента прихода i+1-го импульса из последовательности ftj далее все повторяется. Таким образом, в отличие от температурного сигнала и а регистрация скоростного сигнала

Uy происходит в течение разных по дли тельности промежутков времени, так . как момент выработки сигнала U,1 слу чаен и зависит от степени возмущения потока газа за каждый импульс из Сигнал давления Up проходит на регистратор 25 с выхода ИПД 19 непосредственно.

Таким образом, предлагаемое устрой ство позволяет Проводить одновременное измерение параметров газового потока в режиме реального времени при наличии интенсивных периодических вспышек пульсаций давления, температуры и электромагнитных помех. При этом точность измерений температуры и скорости повышается на 40-60% и более.

Все узлы устройства сравнительно просто реализ5гются на современной элементной базе. Так, ИПД 19 может быть построен на базе пьезоэлектрического датчика типа ЛХ-610. В-качест

25 ве ключей могут использоваться биполярные транзисторные микросборки. ФНЧ и УЪХ могут быть выполнены на операционных усилителях. Согласующее устройство реализуется на резистивном делителе напряжения и компараторе. Источник пороговых напряжений строится по схеме прецизионного источника напряжения с выходным делителем. Регистратор представляет собой, на35 пример, магнитограф типа НО-62 и т.п.

20

30

40

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров газовых потоков, содержащее измерительный преобразователь скорости - термоанемометр постоянной-температуры с резистивным датчиком, включенным в мостовую схему, измерительный преобразователь температуры в напряжение с резистивным датчиком, управляемый источник тока, выход которого соединен с одним из узлов измерительной диагонали мостовой схемы термоанемометра, а его вход подключен к

SO

изменяют свое сое- выходу умножителя, два входа которого раздельно подключены к выходам измерительных преобразователей скорости и температуры, и регистратор, о т45

55

личающее. ся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры и скорости газовых потоков, в него введены четыре аналоговых ключа, два блока усреднения, каж5

Q

Uy происходит в течение разных по длительности промежутков времени, так . как момент выработки сигнала U,1 случаен и зависит от степени возмущения потока газа за каждый импульс из Сигнал давления Up проходит на регистратор 25 с выхода ИПД 19 непосредственно.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет Проводить одновременное измерение параметров газового потока в режиме реального времени при наличии интенсивных периодических вспышек пульсаций давления, температуры и электромагнитных помех. При этом точность измерений температуры и скорости повышается на 40-60% и более.

Все узлы устройства сравнительно просто реализ5гются на современной элементной базе. Так, ИПД 19 может быть построен на базе пьезоэлектрического датчика типа ЛХ-610. В-качест5 ве ключей могут использоваться биполярные транзисторные микросборки. ФНЧ и УЪХ могут быть выполнены на операционных усилителях. Согласующее устройство реализуется на резистивном делителе напряжения и компараторе. Источник пороговых напряжений строится по схеме прецизионного источника напряжения с выходным делителем. Регистратор представляет собой, на5 пример, магнитограф типа НО-62 и т.п.

0

0

40

45

55

личающее. ся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры и скорости газовых потоков, в него введены четыре аналоговых ключа, два блока усреднения, каждый иэ которых включает в себя последовательно включенные фильтр нижних Частот и устройство выборки-хранения,, последовательно включенные согласлло

Щее устройство и инвертор последова- (гельно включени-ше измерительный преобразователь давлеШ Ш фильтр нижних liiacTOT коьшаратор и одновнбратор, источник пороговых напряжений;, подкш 1енный к опорным входам компараторвр И КЗ-триггерг, R-вход которого соедн-- йен с выходом одновибратора,,, а его Б-ВХОД с выходом согласующего устройства j, причем первый вход регистра- тора подключен к выходам кервсл- о и рторсго кл50чейл второй вход регистра- тора - к вьксодам третьего и четвертого ключей, третий вход регистратора подключен непосредственно st выходу

измерительного преобразователя давления, информационные входы первого и третьего ключей соединены с выходами измерительных преобразователей скорости и температуры соответственно, информационный вход второго ключа соединен с выходом измерительного преобразователя скорости через один из блоков усреднения, второй из которых включен между выходом измерительного преобразователя температуры и информационным входом четвертого ключа, управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с инверсным и npHi-ibiM выходами RS-триггера, управляющий вход третьего.ключа соединен с выходом инвертора, а управляющий вход четвертого ключа - с выходом согласующего устройства

Изобретение относится к измерительной технике и исключает погрешности измерений температуры и скорости газовых потоков, обусловленных периодическими вспышками пульсаций давления, электромагнитных помех и температур в широких диапазонах тем- ; ператур и скоростей. Устройство содержит термоанемометр 1 постоянной температуры с датчиком 2, умножитель 3, управляемый источник тока и измерительный преобразователь температуры 5 с датчиком 6, четыре аналоговых ключа 10-13, два блока усреднения (7 и 14), каждый из которых содержит фильтр нижних частот и устройство выборки-хранения, согласующее устройство 17, инвертор 18, RS-триггер 24, измерительный преобразователь давления 19, фильтр нижних частот 20, компаратор 21, одновибратор 22, источник пороговых напряжений 23, регистратор 25. 1 ил.