Терморезистивный преобразователь скорости жидких и газовых потоков в электрическое напряжение Советский патент 1979 года по МПК G01P5/12 

лителя переменного тока, а выходом через избирательный усилитель, соединенный с синхронным детектором, день управления которого подключена к одному из плеч мультивибратора через донолнительно введенный одиовибратор.

Кроме того, нреобразователь дополнительно снабжен магнитоуправляемым контактом, включенным между выходом синхронного детектора и потенциальным зажнмом терморезистора, а его обмотка управ.чеиия подключена к плечу мультивибратора, с которым соединена обмотка магнитоуиравляемого кланана, прилегающего к пустой камере.

На чертеже показана схема предлагаемого преобразователя.

Схема содержит трубопровод /, камеры 2 и 3, магпнтоунравляемый клапан 4, малоииерннонный терморезистор 5, источник 6 переменного тока, балластный резистор 7, усилитель 8 неременного тока, квадратичный преобразователь 9, симметричный мультивибрато 5 10, избирательный усилитель 11, настроенный на частоту генерации мультивибратора 10, синхронный детектор 12, одновибратор 13, магнрггоуиравляемый коитакт 14 с обмоткой 15 уиравления.

Преобразователь работает следующим образом.

Поток жидкости или газа со скоростью Од. через трубопровод / ироходит в камеру 2 или 3 в зависимости от положения шарика магиитоуиравляемого клапана 4. В одной из камер (например, 2) расположен малоинерциоиный терморезистор 5, который иодключен к источнику 6 неременного тока через балластный резистор 7. Сопротивление балластного резистора выбирается много больще сопротивления терморезистора, что обеспечивает нагрев терморезистора иеизмеиным током. К нотенциальному зажиму терморезистора 5 подключен через усилитель 8 иеременного тока квадратичный Преобразователь 9, выходное нанряжеиие которого пропорционально квадрату падения неременного напряжения на терморезнсторе 5.

Так как терморезистор 5 работает в режиме заданного тока, то падение напряжения на нем определяется его сопротивлением, которое функционально зависит от скорости УХ: Изменение сопротивления терморезистора 5 за счет сноса тепла пропорционально корню квадратному из скорости потока (ЛКт ky Ux), поэтому квадратное преобразование падения напряжения на терморезисторе линеаризует преобразовательную характеристику скорость - электрическое иапряжение.

Обмотки управления клапана 4 подключены к противоположным плечам симметричного мультивибратора 10, частота генерации которого выбирается в диапазоне инфраиизких частот (0,5-5 Гц). В соответствии с частотой генерацни шарик клаиана 4 периодически останавливает ноток жидкости или газа в камере 2 или 3. При этом измеряемая скорость потока v не изменяется, так как результирующее сопротивление потока трубопровода / остается неизменным.

Периодическая остановка потока в камере 2 изменяет сопротивление терморезистора от значения R-,, соответствующего нулевому значению скорости (v 0), до значения К./, которое определяется действительной скоростью потока . В соответствии с этим периодически изменяется падение нанряжения на терморезисторе 5 и постоянное наиряжеиме на выходе квадратичного преобразователя 9. Переменная составляющая напряжения, пропорциональная скорости потока (, ),

усиливается избирательным усилителем 11, настроенным на частоту генерации мультивибратора 10, и выпрямляется синхронным детектород 12. Цепь управления детектора 12 подключена к одному из плеч мультивибратора, что обеспечивает сиихронное управление проводимостью детектора. Одновибратор 13 в цепи управления детектора создает временную задержку, которая компенсирует фазовый сдвиг в переменной составляющей напряжения, обусловленной тепловой инерционностью терлюрезистора 5.

- При нулевом значеиии скорости потока исчезает переменная составляющая напряжения на выходе квадратичного преобразователя .9 при любых значениях сопротивлеиия терморезистора 5. При этом изменения темиературы иотока не могут вызвать поязленпе переменной составляющей напряжения, имеющей частоту, равную частоте нереключения клапана 4.

Для 1сключения влияния нестабильности чувствительности терморезистора на значение выходного нанряжения при преобразовании больших скоростей устройство дополнительно снабжено магнитоунравляемым контактом 14, который включен между выходом синхронного детектора и нотенцнальны.м зажимом терморезистора. Обмотка управления его подключена к тому плечу мультивибратора, с которым соединена обмотка магнитоуправляемого кланана, прилегающего к пустой камере.

При указанном соединении ключ замыкается в те моменты времени, когда терморезистор обтекается движущимся потоком. Дополнительный подогрев терморезистора постоянным током препятствует его охлаждению. При большом коэффициенте усиления усилителя // автоматически обеспечивается постоянство температуры, а следовательно, и сопротивления терморезистора при изменении скорости потока. Постоянство сопротивления в процессе сноса тепла движущимся потоком исключает влияние

нестабильности чувствительности терморезистора иа точность иреобразования. При этом также уменьшается влияние нестабильности коэффициентов усиления усилителей 8 и //, чувствительности квадратичного преобразователя 9, коэффициента выпрямления синхронного детектора J2 на точность иреобразования скорости в напряжение.

Формула изобретения

1. Терморезнстивный преобразователь скорости жидких и газовых потоков в электрическое напряжение, содержащий две камеры, соединенные с трубопроводом, в од ной из которых расположен малоинерциониый терморезистор, включенный в цепь источника переменного тока последовательно с балластным резистором, усилителем переменного тока, соединенный с потенциальным зажимом терморезистора, мультивибратором, избирательным усилителем, иастпоенным на частоту генерации мультиBiiopaTOpa, и синхронным детектором, о т,ч и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыП1еппя точности иреобразозаник при пзме};еппи температуры потока в широких иределах, он с(:бжен иерекл.ючагощим магнитоуправляемым клапаном потока, включенным между камерамн и трубопроводом, обмоткн управлепия которого соединены с

плечами мультивибратора, квадратичным преобразователем, входом, подключенным к выходу усилителя переменного тока, а выходом через избирательный усилитель, соединенный с синхронным детектором, цепь управления которого иодключена к одному из плеч мультивибратора через дополнительно введенный одновибратор.

2. Преобразователь по п. 1, о т л п ч а югл. и и с я тем, что он ДОПОЛННТСЛУ ПО сиа5 1:ен магнптозправляемым контактом, вклюс;П1Ь м между выходом синхронного детектора п потенциальным зажимом терморезпстопа, а его обмотка управления нодключена к плечу мультивибратора, с которым coLViHiiciia обмотка магнптоуп азляемого ь:;: г, па па, прилегающего к пустой камере.

11сточ1 пки пнформации, принятые во сшьмаппе прп экспертпзе:

1.Ферспец В. А. Полупроводниковые сгр.йиые теомоанемометры. М. «Эпеогия,

, с. 23.

2.Электрические измерения иезлектрпческпх велпчин. - Под ред. П. В. Мовицкого. Л., «Энергия, 1975, с. 356.

3.Коротков А. А., Лондон Г. Е. ДинаМ1 ческие коптактиые измерения тепловых величин. Л., «Машинострое1 : е-, 1974,

с. 06.

4.Авторское свидетельство СССР .YO 216016, кл. G 01 Р 5/12, 1969.