ДАТЧИК ТЕРМОАНЕМОМЕТРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ Советский патент 1966 года по МПК G01P5/12 

Известен датчик термоанемометра для измерения скорости газов и жидкостей, содержащий чувствительные элементы.

Описываемый датчик отличается тем, что он выполнен в виде двух скрепленных аэродинамических патрубков с разным (или одинаковым) сужением проходного сечения, по осям которых укреплены чувствительные элементы. Это обеспечивает независимость показаний скорости от температуры и линейную зависимость выходного напряжения термоанемометра от скорости потока, а также защищает от механических повреждений.

Для уменьщения влияния влажности и запыленности электропроводящий слой чувствительного элемента наносят на теплоизолирующий цилиндрический каркас с плавно заостренными концами.

На чертеже представлен описываемый датчик.

Чувствительные элементы / и 2 датчика представляют собой заделанные в держатели 3 наконечники из материала с большим температурным коэффициентом сопротивления, укрепленные на цилиндрических, плавно сужающихся по концам стержнях.- из прочного электроизолирующего материала, например керамики, несущих активную часть в виде обмотки 5 или металлического пленочного покрытия с аналогичной зависимостью сопротивления от температуры.

Чувствительный элемент / имеет активную

часть малого сопротивления и малой длины, расположен11ую в средней части по длине патрубка 6, а элемент 2 - активную часть больщего сопротивления и большей длины. Благодаря такому соотношению сопротивлеНИИ и теплоотБОдящих поверхностей оба чувствительных элемента, включенные в параллельные плечи моста (на чертеже не показано), обтекаются различпыми токами и имеют различное превышение температуры над температурой окружающей среды.

Чувствительный элемент 1 с меньшим сопротивлением закренляется в узком канале толстостенного цилиндрического патрубка 6 с нлавно расщиряющимися входным и выходным отверстиями так, чтобы ось чувствительного элемента совпадала с осью канала. Чувствительный элемент 2 с большим сопротивлением закрепляется аналогичным способом в патрубке 7 с таким ж& или большим диаметром капала. Оба патрубка располагаются параллельно друг другу так, чтобы их продольные оси совпадали с направлением измеряемого потока и при горизонтальном потоке располагались в одной горизонтальной плосПри возникновении скорости потока в каналах датчика сильно нагретый чувствительный элемент охлаждается сильнее, чем слабо нагретый, поэтому первоначально сбалансированный измерительный мост выходит из равновесия, и в его диагонали при постоянном токе моста возникает напряжение, зависящее от скорости потока, передаваемое на регистратор или управляющее регулятором тока моста для увеличения нагрева чувствительных элементов и восстановления баланса моста.

Чувствительные элементы датчика имеют обтекаемую форму но концам и гладкую цилиндрическую поверхность в рабочей части, поэтому содержащиеся в потоке загрязнения свободно проходят сквозь датчик, не вызывая изменения его характерис1 ки.

В процессе работы чувствительные элементы несколько подогреваются по отношению к окружающей среде, поэтому даже при пересыщенных парах, например при переувлажненном воздухе, на их поверхности не будет выделения капель, которые могли бы привести к изменению показаний скорости.

Патрубки надежно защищают чувствительные элементы от механических повреждений и обеспечивают линеаризацию показаний скорости, так как нри малых внешних скоростях скорость внутри патрубков составляет меньшую долю от внешней, чем при больших внешних скоростях.

Эффект линеаризации ноказаний скорости усиливается применением для сильно нагретого чувствительного элемента более толстостенного патрубка, обеспечивающего большую степень сужения потока в кольцевом зазоре между стенкой патрубка и активной частью чувствительного элемента, чем это имеет место в патрубке слабо нагретого чувствительного элемента. В результате при малых скоростях внешнего потока, когда чувствительность электротермоанемометра в силу законов теплоотдачи очень высока, скорость на

поверхности сильно нагретого чувствительного элемента меньше, чем скорость на поверхности слабо иагретого элемента и чем скорость в окружающем пространстве; при этом чувствительность устройства в целом занижается. При больших скоростях внешнего потока, когда чувствительность электротермоанемометра низка, скорость на поверхности сильно нагретого чувствительного элемента

становится больше, чем скорость в окружающем пространстве и у поверхности слабо нагретого элемента, что приводит к подогреву последиего (в режиме регулирования тока моста), форсированию режима сильно нагретого чувствительного элемента и дополнительному увеличению чувствительности устройства в целом. Это приводит к линеаризации показаний в широком диапазоне измецения скорости потока.

Предмет изобретения

1.Датчик термоанемометра для измерения скорости газов и жидкостей, содержащий чувствительные элементы, отличающийся тем, что, с целью обеспечения независимости показаний скорости от температуры, для защиты от механических повреждений и для обеспечения линейной зависимости выходного напряжения термоанемометра от скорости потока, он выполнен в виде двух скрепленных аэродинамических патрубков с разным (или одинаковым) сужением проходного сечения,

по осям которых укреплены указанные чувствительные элементы.

2.Датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния влажности и запыленности, электропроводящий слой (например, обмотка вышеуказанного чувствительного элемента) нанесен на теплоизолирующий цилиндрический каркас с плавно заостренными концами.