Устройство для измерения скорости и направления воздушного потока Советский патент 1977 года по МПК G01P5/12 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости воздушных потоков в системах автоматического контроля проветривания рудников.

Известны устройства термоанемометркческого типа, предназначенные для измеренная скорости воздушного потока и содержащие измерительный мост, два чувствительных элемента, источник питания, усилитель н индикатор l - з.

Недостатком этих устройств является большая температурная погрешность и сложность схемы измерения.

Ближайшим по технической сушности к предлагаемому является устройство для измерения скорости воздушных потоков, содержащее измерительный мост переменного тока с двумя чувствительными элементами, включенными в смежные плечи измерительмой мостовой схемБ в режиме прямого подогрева по разные стороны измерительной диагонали моста, источник постоянного то« ка, усилитель переменного тока и генератор импульсов 4.

Недостатком известного устройства является неточность измерения скорости потока из-за недостаточной компенсации плпяния изменений температуры окружающей среды на результаты измерений.

Цель изобретения - обеспеченне неаависимости измерения скорости и направления воздушного потока от изменений температуры окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, чти оба чувствительных элемента последовательно соединены с выходом источника постоям ного тока, причем усилитель переменного тока подключен в измерительную диагональ измерительного моста переменного тока, а генератор импульсов включен в диагональ питания измерительной мостовой схемы. При этом цепи постоянного и переменного токн соответственно разделены катушкой индуктивности и конденсаторами.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство для измерения скорости и направления воздушного потока состоит и.ч измерительногт) моста первминного тока с: двумя чувствительными элементами 1 и 2, двух постоянных резисторов 3 и 4 и конденсатора 5, источника постоянного тока 6, усилителя переменного тока 7, генератора импульсов 8, .конденсатора 9 и катушки индуктивности 1О. Устройство работает следующим образом, На измерительный мост переменного тока с двумя чувствительными элементами 1 .и 2 подаются стабилизированные по амп- t литудб импульсы от генератора импульсов S Чувствительные элементы подогреваются постоянным током от источника тока 6. В измерительную диагональ включен усилитель переменного тока 7, Конденсаторы 5 и 9 и катушка индуктивности 10 соответственно разделяют цепи постоянного и переменного тока. В первоначальном состоянии при скорости воздушного потока, равной нулю, мост сбалансирован. Приобдуве одного из чувствительных элементов он разбалансируегся. Сигнал разбаланса, усиленный усилитепем переменного тока 7, пропорционален измене нию сопротивления обдуваемого чувствитель иого элемента. Зависимости сопротивлений чувствительных элементов от температуры и скорости воздушного потока, ,а также выбранных режимов работы определяются из условий теш лоотдачи их нагретых поверхностей в окружаюшей среде. Величина электрического сопротивления R круглого прямого цилиндрического провод ника при подогреве его электрическим током 3 и при расположении его поперек потока воздуха определяется выражением . . ::-Л/2-ТГЧаС5-Г К. д е где А , о , с , V - соответственно коэффи циент теплопроводност плотность, удельная т лоемкость и скорость воздушного потока пр постоянном давлении температуре среды Т -соответственно диаме и длина проводника; -сопротивление проводн ка при температуре Т cL - температурный коэффициент электрического сопротивления . Для аналогичногх) чувствительного элента при скорости потока, равной нулю, вечина его электрического сопротивления опделяется выражением i - К, о 1 - К Выходное напряжение усилителя переменго тока 7 с большим входным сопротивле ем и одинаковых резисторов 3 и 4 опреляется выражением к.к.и. де К 4 икоэффйциент усиления усилителя пб- - ременногх) тока 7; UQ - стабилизированное по амплитуде напряжение генератора импульсов 8} уг J Т, - сопротивления чувствительных элементов 1 и 2 соответственно. При одинаковых чувствительных элеменах коэффициент К 2 с учетом выражений 1) и (2) при обдуве чувствительного эпеента 1 приобретает вид , /2Ь(-1/Kз)( - при обдуве чувствительного элемента 2 i-w,-/)(t;T в общем виде с учетом выражений (4) и (5) выходное напряжение определяется 1 вь,х o(1/2) + (i/K.,)()H По фазе (знаку в выражении (6))судят о направлении воздушного потока. Выражение (6) не содержит параметров, зависящих от температуры окружающей среды, чем и объясняется термокомпенсирующее действие предлагаемого устройства. Устройство позволяет повысить точность измерения скорости воздушных потоков, что особенно важно при использовании их в системах автоматического контроля проветривания рудников. Формула изобретения Устройство для измерения скорости и направления воздушного потока, содержащее измерительный мост., переменного тока с двумя чувствительными элементами, включе ными в смежные плечи моста по разные стороны измерительной диагонали; источник постоянного тока, усилитель переменного тока и генератор импульсов, отличающееся тем, что, с целью обеспечения независимости измерения скорости воздушного потока от изменений его температуры, чувствительные элементы соединены последовательно с выходом источника постоянного тока, прн этом усилитель переменного тока подключен в измерительную диагональ измерительного моста, генератор импульсов включен в диагональ питания, а цепи постоянного н переменного тока соответственно разделены катушкой индуктивности иконденсаторами. Источники информации, принятые по riniмание при экспертизе: 1.Корчмарь И.Я. Высокотемпературные терморезисторы. Измерительная техника , NO 2, 1972, с. 14-16. 2.Журнал Приборостроение, № 8, 19GI с. 27. 3.Болдырев Г.П., Пальтов И.П. Структурная схема и передаточные функции термоанемометра постоянной температуры, журнал Известия ВУЗов, Приборостроение, т. 16, № 2, 1973, с. 122. 4.Авторское свидетельство СССР № 176692. М., Кл. Q 01 Р 5/12, 1965, (прототип).

ю