Способ измерения параметров газовых и жидких сред Советский патент 1993 года по МПК G01P5/12 G01F1/68 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении параметров газовых и жидких сред (скорости, давления, состава).

Цель изобретения - повышение точности измерения параметров газовых и жидких сред за счет устранения влияния на результаты измерений температурных погрешностей.

Действительно, для ТЭ, являющегося апериодическим звеном первого порядка, передаточная функция имеет вид:

(ш ч- dT(p) - ктэ (™р) d N ( р ) Гр + 1 .

..где Т - температура ТЭ;

N - мощность, подводимая к ТЭ; Ктэ - статический коэффициент передачи;

Н - коэффициент рассеяния;

m f

т-постоянная времени; т -гт- ; m - масса ТЭ:

С - удельная теплоемкость ТЭ.

Фазовая характеристика апериодического звена первого порядка описывается выражением

#(у) -arctgwr,

где ty - фазовый сдвиг между выходным и входным сигналами;

(а- круговая частота . В настоящем способе используется зависимость

rn f

V -arctg w-Cpp-.

При О) mC const фазовый сдвиг гр зависит только от коэффициента рассеяния Н, зависимого от параметров среды. Значение а) наиболее целесообразно выбирать из условия-,

,„ - НвНн Шопт- тС

00

Ј VI

CJ

со

где Нв и Нн - соответственно верхнее и нижнее значение Н в измеряемом диапазоне.„

На величину (Н) не влияют изменения амплитуд колебаний мощности N и температуры Ттэ, поэтому предлагаемый метод измерения коэффициента рассеяния среды Н позволяет полностью исключить темпера-1 турную составляющую погрешности и тем самым повысить точность измерения параметров газовых и жидких сред.

На чертеже показан пример конкретного выполнения устройства для реализации способа измерения параметров газовых и жидких сред в виде измерителя малых Скоростей движения воздуха.

В качестве-ТЭ 1 использована бескорпусная диодная сборка типа КД901, выполненная на одном кристалле. Один из диодов сборки VD-i через токоограничивающий ре-, зистор R2 подключен к выходу сумматора 3, на первый вход которого подается синусоидальное напряжение с генератора 4 синусоидального напряжения, а на второй - напряжение постоянного тока Uon. Диод сборки VDa через токозадающий резистор RS запитан от источника постоянного тока Un. Анод диода VD2 через разделительный конденсатор Се подключен к входу усилителя 7. Первый вход измерителя 8 подключен к выходу усилителя 7, а второй вход - к выходу генератора 4.

В рабочем состоянии устройства генератор 4 вырабатывает синусоидальное напряжение заданной частоты (3 Гц), которое в сумматоре 3 накладывается на постоянную составляющую Uon. Резистор R 2 ограничивает максимальный ток через диод VDi величиной 20 мА, при этом минимальное значение тока равно 5 мА. Вольтамперная характеристика диода VDi обеспечивает постоянство падения напряжения на нем, поэтому выделяемая мощность изменяется по синусоидальному закону без фазового сдвига относительно тока. Резистор R 5 определяет величину постоянного тока, протека- щего через диод VDa. на уровне 0,1 мА. Колебания напряжения на аноде диода VD2.

вызванные изменением температуры кристалла, через конденсатор С 6 подаются на усилитель 7. Измеритель 8 измеряет разность фаз между выходными сигналами генератора 4 и усилителя 7.

Увеличение скорости движения воздуха приводит к увеличению коэффициента рассеяния Н, что уменьшает постоянную времени т , а значит, и фазовый сдвиг между сигналом генератора 4 и выходным сигналом усилителя 7. Медленные изменения температуры воздуха приводят к изменению постоянной составляющей напряжения на аноде диода VD2 и поэтому не отражаются на показаниях измерителя 8 разности

фаз.

Использование способа, по сравнению с прототипом, при обеспечении более высокой точности измерений позволяет применять в качестве датчиков элементы с более

низкой линейностью и стабильностью температурных характеристик и снизить требования к качеству усилителя малых сигналов, что дает возможность упростить аппаратурную реализацию способа.

Формула изобретения

Способ измерения параметров газовых и жидких сред, заключающийся в пропускании через помещенный в контролируемую среду термочувствительный элемент периодически изменяющегося электрического тока, формировании сигнала о температуре термочувствительного элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, электрический ток содержит постоянную и синусоидальную составляющие, при этом о контролируемом параметре судят по разности фаз между переменными составляющими сигналов о температуре термочувствительного элемента и подводи

мой к нему электрической мощности.

Использование: измерительная техника, измерение скорости, давлени состава сред. Сущность изобретения; через термочувствительный элемент (ТЭ) пропускают электрический ток, содержащий постоянную и синусоидальную составляющие, определяют разность фаз между переменными составляющими сигналов по температуре ТЭ и подводимой к нему электрической мощности, по которой судят о величине контролируемого параметра. 1 ил.