Термоанемометрический датчик Советский патент 1979 года по МПК G01P5/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано при измерении параметров, например скорости движения, газовых и жидких сред в экспериментальной аэрогидродинамике. Известны термоанемометрические датчики в виде полупроводниковых бусинок, закрепленных на токоподводах til. Однако такие датчики не работосп собны при-высоких температурах конт ролируемых сред. Известны термоанемометрические датчики с чувствительньют элементаvsA В виде тонких металлических нитей 12 . Недостатком этих датчиков являются большие температурные погрешности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является те моанемо №трический датчик 3, содержгшшй термочувствительный элемен неподвижно закрепленный на токоподводах, которые установлены на держа ке. В этом датчике обеспечена температурная компенсация за счет примене ния токоподвода в виде биметалличес кой пластины, контактирующего с чувствительным элементом. Недостатком данного датчика является наличие погрешностей за счет непостоянства контактного сопротивления токоподвода, выполненного в виде биметаллической пластины, с чувствительным элементом (нитью). Это обусловлено тем, что в процессе разогрева нити за счет протекающего через нее электрического тока происходит окисление токоподвода.и нити в месте контакта. .Контактное сопротивление меняется при работе датчика в агрессивных и длектрощ)рводных средах, что существенно ограничивает их применение в практике измерений, так как возникают погрешности в температурной компенсации. Целью изобретения является устранение температурных погрешностей. Это достигается за счет того, что в предлагаекый термоанемометрический датчик, содержащий термочувствительный элемент, неподвижно закрепленный на токоподводах, которые установлены на державке, введена би №таллическая спираль, один конец которой неподвижно соединен с державкой. На чертеже приведена принципиальная схема описываемого устройства. Чувствительный элемент в виде металлической нити 1 закреплен на токоподводах 2 и 3, которые установлены на державке 4, Державка закреплена на торце спиргши 5 из биметаллического материсша. На нить набегает поток со скоростью V под угломсСУстройство работает следующим образом. Термочувствительный элемент в виде металлической нити 1 разогревается за счет протекающего через него тока до температуры Т. В любой момент времени на термочувствительном элементе существует баланс мощностей З Г НСт-ТсХ (i) где 0 - ток через нить; h - электрическое сопротивление металлической нити; И - коэффициент рассеяния; Т - температура нагрева нити; TC - температура контролируемой среды. При мгшых приргидениях параметров (малые изменения скорости V) равенст во (1) может быть записано в вариациях ()дН- НАТ-НлТ (2

Известно, что чувствительность нити (величина изменения коэффициента рассеяния при данном изменении скорости движения среды) при действии, на нее набегающего потока со скоростью V находится в зависимости от Угла оСнавегаюшего потока. Чем меньше угол оС , тем меньше чувствительность нити к изменениям скорости V, т.е. тем меньше изменение коэффициента рассеяния нити.

Следовательно, изменение коэффициента рассеяния дН нити, в общем случае, состоит из двух составляющих

,

где дН.. - изменение коэффициента расс сеяния за счет изменения скорости движения потока; дНJ - изменение коэффициента

рассеяния за счет изменения углового расположения нити к вектору скорости движения потока.

Термоанемометрический датчик, содержащий -термочувствительный элемент, неподвижно закрепленный на токоподводах, установленных на державке, отличающийся тем, что, с целью устранения температурных погрешностей, в него введена биметаллическая спирашь, один конец которой неподвижно соединен с державкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 Ференец В,А. Полупроводниковые струйные тёрмоанемометры. М., Энергия, 1972,с.42.

2.Маякин В.П., Донченко Э.Г. Электронные системы для автоматического измерения характеристик потоков жидкостей и газов, М., Энергия, 1970, с. 8.

3.Заявка 2389096/18-10,

кл. G 01 Р 5/12, 29.07.77, по которой вынесено положительное решение о выдаче авторского свидетельства (прототип). 04 В этом случае выражение (2) запишется в виде ()дН(Т-Т.-.дИ, млт-и т (, При изменении температуры среды АТ изменяется температура биметаллической пластины, из которой выполнена спираль, что вызывает ее прогиб, вызывая, в свою очередь, поворот нити на угол доС относительно вектора набегающего потока V. Изменение угла доС вызывает изменение рассеиваемой мощности &tl нити за счёт ее поворота относительно вектора скорости. Параметры биметаллической спирали (пластины) и металлической нити могут быть выбраны образом, чтобы составляющая мощности (Т -TC) дНoL(см. COOTношение 3) в любой момент времени была равна составляющей Н дТ, , т.е. (Т-Т) дН НдТс, что приводит к компенсации в правой части равенства (3) составляющей Н дТ, вызывающей появление в выходном бигнале датчика погрешности от изменений температуры контролируемой среды, т.е. обеспечивается устранение температурных погрешностей. Формула изобретения