Термоанемометр Советский патент 1979 года по МПК G01P5/12 

I

Изобретение относится к области измерительной техники и может использовано в приборостроении.

Известны термоанемометры, содержащие два термочувствительных элемента, включенных в смежные плечи измерительного моста в режиме прямого подогре- ра 1.

Недостатком их является малая чувствительность и точность измерения.

Ближайшим по технической сущности является термоанемометр, содержащий два .терморезистора, включенных в два иамвритё/ ьных моста, к измерительным диагоналям которых подключены входы дифференциальных усилителей, выходыкоторых соединены с соответствующими точками питания мостов 2. Однако это устройство имеет недостаток, связанный с недостаточной точностью измерения скоростей потоков при изменении температуры окружающей среды из-за большого изменения коэффициента преобразования при изменении темперйтуры окру {са1скдей среды.

В предлагаемом термо анемометре к точкам питания измерительных мостов подключен потенциометр, подвижный кон- такт которого соединен с одним входом дополнительно введенного функционального преобразователя, второй вход которюго подключен к общей точке питания двух 4остов, а третий и четвертый - к другим точкам питания мостов.

На чертеже показана блок-ч;хема термоанемометра ,

Термоанемометр состоит из измерительных мостов 1 и 2, содержащих по одному терморезистору; усилителей 3 и 4, потенциометра 5, функционального преобразователя, состо$пдего, например, из широтноимпульсного модулятора 6 и ключа 7. Выход функционального преобразователя является выходом устройства.

Термоанемометр работает следующим образом. Работа термоанемометра происходит ,при постоянной температуре терморезис торов consi. Терморезистор с другими тремя по- СТО5ШНЫМИ резисторами моста образует мостовую схему 1(2), работающую в балансном режиме за счет обратной отрицательной связи измерительной диаго наля и диагонали питания моста. Эта связь осуществляется за счет усилителя 3(4), Обозначим конвективный коэффициент рассеяния терморезисторов при скорост потоков Л через Ну. Тогда мощность, о даваемая терморезисторок окружающей среде конвекционным путем, будет pasii v(),.(.1) , где I - температура тела полупроводн ке: j - температура потока обтекания Г1одводик ая 9лектр1гческая мощность ,2 и - напряжение на терморезисторе R - сопро ивление терморезистора, При динамическом равновесии мочено написать: HV(T-TO). -pj «V ь., (2) При увеличении скорости потока на одном из терморезисторов на uY для первого терморезистора имеем () /т V fq VVv.AV VtAvl™ o) (3 При уменьшении скорости на втором терморезисторе на дУ для второ го терморезкстора получаем (UV-AV) Hv.AvlT-To). (4) Изменение мощности, рассеиваемой тврморезистором из-за уьеличения скорости потока, определяется как AWv..,) 5) Изменение мощности, рассеиваемой терморвзкстором вследствие jnvteKbrneHiia скорости потока, определяется выражениет VAV )(); (8) Сложим правые и левые части равенств (5) 1Н (6): -AvK V+Av vV .лv-Wv ЧТ-Т)ЦН,-Н,.,)(Т-Т,), 55 4 °® V-t-AV V и Н,,-Н, , - измене-f кие ханвекпионного коэффициента рассеяния, обусловленное изменениеь скорости потока. Тогда уравнение (7) примет вид .uv- v-fiv 2 4iT-TJ Подставив в (в) значения HW . -и заменрш (Т-То) черезЦ /НуЧ, получаем 2-RAHKlIv Y + iV V-AV, TRHjir V+Av. У-ДЧ V+uV V-AV 2где UY - среднее напряжение питания мостов. Это напряжение выделяется с помощью потеншюметра, включенного между точками питания мостов. Действительно, если напряжение питания мостов меняется одинаково и противофазно, то можно установить подвижный контакт потенциометра так, что изменение напряжения на нем по отношению к общей точке питания мостов не зависит от разности скоростей потоков обтекания. Если мосты одинаковые, то это будет середина потенциометра, и потенциал на нем равен среднему напряжению питания двух мостов. это разность питающих напряжений двух мостов, обусловленная изменением скорости потока на дУ. Окончательно можно записать - -ДУ у-4У1 то есть коэффициент преобразования скорости в напряжение прямо пропорционален напряжению пиТания мостов. В термоанемометре разность напряжений с двииска потеншюметра и ойцей гонки питания мостов поступает на первый и второй входы функционального преобразователя, на широтноимпульсный 1оду.пятор 6, который управляет ключом 7 таким образом, что при увеличении азности напряжений на первом и втором ходах время открывания ключа 7 уменьается, что приводит к уменьшению коффициента передачи выходного напряжеия с мостов. И наоборот, при уменьшиИИ напряжения время открывания ключа величивается, что приводит к увеличеию коэффщщента передача. При соответ

ствующем выборе масштаба регулирова- ния можно полностью компенсзфовать изменение коэффициента преобразований в зависимости от напряжения П1ггания моста.

Формула изобретения

Термоанемометр, бодержащий два тер морезистора, включенных в два измерительных моста, к измерительным диаго налям которых подключены входы диффе ренииальных усилителей, выходы которых соединены с соответствующими точкакш питания мостов, отличающийС я теы, что, с целью уменьшения пог-.

решности терноанемометра при измененш температуры окружающей среды, к точкам питания измерительных мостов

подключен потенциометр, подвижный контакт которого подключен к одному входу

дoпoJшятeльнo введенного функционального преобразователя, второй вход которого подключен к общей точке питания двух мостов, а третий и четвертый - к другим точкам питания мостов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 175318, кл. q О1 Р 5/1О, 1969.

2.Патент США Nb 3597676. кл. 73/517, 1972.