Термоанемометрическое устройство с автоматической температурной самокомпенсацией Советский патент 1989 года по МПК G01P5/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости и температуры газовых потоков.

Цель изобретения - повышение точности измерения скорости потока.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство состоит из источника тока 1, датчика 2, высокостабильного регистра 3, делителя 4 сигналов, дифференциального усилителя 5 обратной связи, блока 6 компенсации, двух ключевых схем 7 и 8, двух запоминаю- щих блоков 9 и 10 и коммутатора 11.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 2, подключенный по четырех проводной схеме, помещается в контро лируемый поток и поочередно в два такта подключается ключевой схемой -7 к выходу источника 1 тока, или к выходу усилителя 5 обратной связи.Пр подключении датчика 2 к источнику тока (режим измерения температуры) ключевая схема 8 подютючает выход делителя 4 сигналов к входу первого .блока 9 памяти. Источник 1 тока выдает такой ток IKT который (точ- но также как и в термометрах сопротивления ) не приводит к нагреву датчика.

Температурная составляющая потока воздействуя на датчик 2, вызывает из менение его электрического сопротивления по закону

R, RO. (1 .ut),

где P.q - сопротивление датчика 2 в режиме измерения температуры в потокеi RQ - сопротивление датчика 2

при температуре О С, (X.Q - температурный коэффици- ент сопротивления;

7

Д1 - температура потока, С. При этом на датчике 2 в режиме измерения температуры образз е ; 7я напряжение икд равное URg :,, Р,г. .Рр, (1 +(ji,-j fit), а на высокостабильном резисторе 3 в режиме измерения температуры образуется напряжение Rfta , равное

Ij Т.. .. -RUR,

И.Т Р ,

где R - величина сопротивления резистора 3.

На выходе делителя 4 сигналов,т.е. на входе блока 9 памяти, образуется напряжение, равное

и,

)

- R

где К - коэффициент пропорциональности делителя сигналов.

Таким образом, на выходе блока 9 памяти образуется напряжение Uj,, , пропорциональное температуре t.

В блоке 6 компенсации это напряжение преобразуется с учетом коэффициента перегрева К jp датчика 2 (коэффициент датчика 2, при котором производится его предварительная градуировка по скорости). Следовательно,- на выходе блока 6 компенсации получается напряжение UsbiXg , равное

UftblXfe . К„вр :

Jil..R ,К - RJ г Н

;

где сопротивление датчика 2, которое он должен иметь при данной температуре потока t в режиме измерения скорости, т.е. будучи перегретым, с коэффициентом К „ер. относительно потока. Это напряжение пос 1 упает на управляющий вход дифференциального усилителя 5 обратной связи.

в режиме измерения скорости коммутатор 11 выдает импульс, который заставляет ключевую схему 7 подключить датчик 2 к выходу дифференциального усилителя 5 обратной связи, а ключев то схему 8 - отключить выход делителя сигналов 4 от входа певого блока памяти 9 и подключить вьfxoд делителя сигналов 4 к управляемому (инвертирующему) входу дифференциального усилителя Л обратиой связи и одновременно открывает вход запоминающего блока 10, при этом вход запоминающего блока 9 закрьгаае тся, но на его выходе остаетс зиа- чение Ue,,g.

На выходе делителя сигналов появляется напряжение

RWtUtT

и

бЫИ 4

и.,

К.

1вы«б R ltXCT

R

в

R

WtntT /

де

и

ftw

1.МСТ

и

10

напряжение, снимаемое с датчика 2 в режиме измерения скорости;

напряжение снимаемое с высокостабильного резистора 3 в режиме измерения скорости; истинное значение датчика 2 в режиме измерения скорости, 15 выходной ток диффе- ренциальиого усилителя 5 обратной связи. Дифференциальный усилитель 5 обратR

WiHcr

ной связи стремится свести разность поступающих ему на входы напряжений к иул ю; т.е. К(,треБ Wz-cr вы- сокостабипьном резисторе 3 при этом образуется напряжение пропор- циональиое скорости потока, которое . поступает во второй блок 10 памяти.

Формула изобретения Термоанемометрическое устройство с автоматической температурной самокомпенсацией, содержащее датчик, вы- сокостабильиый резистор, делитель сигналов, блок компеисации, дифференциальный усилитель обратной связи.

10

15530995

два блока памяти, ключевую схему, уп- равляюпщй вход которой связан с выходом коммутатора, отличаю- щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введен источник тока и вторая ключевая схема, первый вход которой подключен к выходу источника тока, второй вход - к выходу дифференциального усилителя обратной связи, а выход - к последовательно соединенным датчику и высо- костабнльному резистору, параллельно подключенным к делителю сигналов, выход которого соединен с входом пер- вой ключевой схемы, первый выход которой соединен с инвертирующим вхо- дом дифференциального усилителя обратной связи, а второй выход - с входом первого блока памяти, выход которого является первым выходом устройствам и через блок компенсации связан с неинвертирующим входом дифференциального усилителя обратной связи, при этом общая точка датчика и высокостабильного резистора, второй выход которого подключен дополнительно к общей шине, подключена к входу второго блока памяти, выход которого является вторым выходом устройства, а выход коммутатора дополии- тельно подключен к управляющим входам второй ключевой схемы и двух блоков памяти соответственно.

20

25

30

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости и температуры газовых потоков. Целью изобретения является повышение точности измерения скорости потока путем исключения погрешности измерения скорости потока, обусловленной неточностью и нестабильностью коэффициента передачи через датчик при измерении температуры. Поставленная цель достигается тем, что в термоанемометрическое устройство с автоматической температурной самокомпенсацией, содержащее датчик 2, высокостабильный резистор 3, делитель сигналов 4, блок компенсации 6 и дифференциальный усилитель обратной связи 5, введены источник тока 1 и ключевая схема 7, управляемая коммутатором 11, включенная между выходами источника тока и дифференциального усилителя обратной связи и последовательно соединенная с датчиком и высокостабильным резистором, которые подсоединены к высокоомным входам делителя сигналов. Информация с датчика как о скорости, так и о температуре поступает через один и тот же блок - делитель сигналов, имеющий в обоих случаях один и тот же коэффициент передачи. 1 ил.