ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЬ! ТОРМОЖЕНИЯ РАЗРЕЖЕННОГО ГАЗОВОГО ПОТОКА Советский патент 1972 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к области исследования течений разреженного газа, в частности к диагностике гииерзвуковых потоков низкой плотности, когда тепловые потери ог датчика соизмеримы с количеством поступающего к нему тснла.

Известен ;;.атчи1 для измерения температуры тop южeипя в свер.хзвуковом потоке, содержащий пилиидрпческую втулку (экран) и расположеппын внутри нее гимипдрическип стержепь, препарированный термопарой (теплочувствительным элементом). Для компенсации тепловых потерь от теплочувствительнсго элемента и повышения точности измерений втулка выиолпепа с электрическим подогревателел, а между втулкой и теплочувствительиым элемептом помещена дифференциальная термопара, один снай который расположен на втулке, а второй на тенлочувствительном элементе. Подогреватель выполнен в виде сппрали из нихрома, иамотанной на экран.

Недостаток известного устройства состоит в том, что иодогрев экрана не компенсирует нолностыо потери тепла от теилочувствительного элемента. Экран нринципиальпо нельзя выполнить иолностыо закрывающим теплочувствительный элемент, так как в экране должны быть достаточно большие окна, обеспечивающие втекание и отток газа. Кроме потерь тепла па излучение, связанных с неполным экранированием теплочувствительного элемента, имеет место отток тепла по измерительным проводам. Неполная компенсация потерь тепла в известном датчике может прпводить к занижению измеряемой температуры, особенно при малых плотностях, соответствующих давлениям тормо кепия 1 мм рг. ст. и ниже.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Для этого используют датчик для нзмерепия тел нературы торможения разреженного газового потока, содержащий подогреваемый цилиндрический экран с установленным внутри него теплочувствительным элементом, снабженным термопарой, и дифференциальную термопару, подсоединенную к экрану. Экран и теилочувствительный элемент выполнены заодно с подогревателями в виде самостоятельных нагревательных элементов и иредставляют собой разрезанные с двух сторон по образующим тонкостенные металлические цилиндры, независимо нагреваемые пропускаемым по ним электрическим током.

Схема предлагаемого датчика иредставлеиа иа чертеже, разрезы в двух взаимно периеидикулярных плоскостях. Датчик содержит цилиндрическую трубку I с двумя симметрично расноложенпыми прорезями 2, изготовлепiix.o из жаропрочпого металла и служащую

экраном датчика; расположемпьш внутри экрана коаксиальный с ним тенлочувстиительнын элемент 3, выноливЕНтын в внде л)епарярованного термопарой 4 тонкостенного металлического цилиндра нз жаронрочного металла с двумя симметрично расноложенными щелсвндными прорезями 5, стакан 6 из жаропрочного металла, вставленный в экран и электроизолированный от экрана тонким слоем изолятора 7 (нанрнмер, слюды), н дифференциальиую термонару 8, однн спац которой расноложен на стакане 6, а другой на тсч1лочувствительном элементе . Экран н теплочувствительный элемент снабжены токо11од и)дами (соответственно 9 н W). Щелевпдиые нрорези обеснечивают возможность нроиуска электрического тока, а такж е служат для создания нротока газа. Площадь щелей равна нлощади соответствующего входного отверстия, щели в экране и теплочувствительном элементе новернуты друг относительно дру1а на 90°. Для уменьшения потерь тепла тер.монары изготовляются нз тонких нроволок, возможно более тонкими делаются н токовводы. Провода термонар и токовводы иснользуются одновременно и для крепления теплочувствительного элемента.

Температуры торможения потока нри иомощи предлагаемого датчика измеряют следующим образом. Датчик устанавливается в потоке, темнературу которого необходимо измерить. Заторможенный неред торном датчика газ нагревают теилочувствительный элемент 5 до некоторой темиературы. Включают нагрев экрана и нлавно увеличивают подводимую мощность до тех нор, пока дифференциальная термонара 8 не иокажет пулевую разность темнератур между экраном н тенло 38 567 iO

ллЛдл-л.--к

uVi.,..., v..,.

чу1 ствительным элементом. Полученное нрн этом значение температуры 7i, измереппое термопаро 4, в общем случае может значительно отлнчаться от температуры газа. Для уточнения зпачепия температуры датчик выводится из потока, включается иодогреватель тенлочувствительного элемеггга, и тенлочувствительный элемент вместе с экраном нагреваются до измеренного значения темнературы Г.

Затем датчик вновь вводится в ноток. Дифференциальная термонара 8 фиксирует некоторые увеличения температуры теплочувствнтельного э,темента. Путем увеличения мощиостн нодогрева экрана вновь добиваются нулевой разности темнератур между ним и тенлочувствительным элементом 3 и нолучают значение температуры Т, более близкое к действительному. Онисанную нроцедуру новторяют до тех пор (практически один-два раза), пока при вводе датчика в поток температура тенлочувствительного элемента не бздет изменяться, следовательно, температура теплочувствительного элемента равна температуре газа.

Предмет и з о б р е т е п и я

Датчик для измерения температуры торможения разреженного газового нотока, содержащий иодогреваемый цилиндрический экрап с установленным внутри него тенлочувствительным элеме1ггол1, снабженным термопарой, и дифференциальную термонару, подсоедниенную к экрану и теплочувствительному элементу, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, тенлочувствительный элемент снабжен электрчнескнм подогревателем.

10

,

Ч-Лзс ---if

--0 j ,df