Термоанемометр постоянной температуры Советский патент 1980 года по МПК G01P5/12 

(54) ТЕРМОАНЕЛАОМНТР ПОСТОЯННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в гидродинамических исследования.х, в геологических исследованиях (изучение ветровой эрозии почвы) и т. д.

Известны термоанемометры постоянной температуры, содержа Н1ие измерительный мост с включенным в одно из его плеч термодатчиком и усилитель, вход которого нодк.почен к выходной диагонали моста, а выход к 1итаюн1.ей диагонали моста 1. Для уменьн1ения ногрен1ности измерения скорости, обусловленной изменением темнератур1 1 потока, в плечо моста, с.межное с датчиком скорости, включают термокомненсанионн1)1Й датчик.

Однако такая схема термокомпенсании Г ри|-одна jiHHib для нров()лочн1)х и пленочных металлических термодатчиков, сопротивление KOT() изменяется с температурой но ли)1еЙ11ому закону. При использовании но.л у проводниковых терморезисторов, сопротивление которых зависит от температуры по более сложному закону подобная схема не обеспечивает компенсации i-емпературной noipeiHHOCTH.

2

Наиболее близким по технической cyniности к нредлагаемому является термоанемометр, содержап1ий мост с термодатчиком в одном из его плеч, усилитель обратной связи, нитаюпщй мост и подключенное к мосту термокомпенсационное устройство 2. Анемометр обеспечивает компенсацию температурной погрепжости для любого типа термодатчика (как ироволочного, так и iio.iyпроводникового).

Однако он сложен по конструкции и не

10 обеспечивает высокой точности измерений, так как каждый из входящих в термокомненса 1иопное устройство узлов (квадратор, дифференцируюн ая цепь, детектор, устройство деления напряжений, генератор прямоугольных импульсов с транзисторным к.1ю15чом) обладает заметной 11О1-рен1ностыо, в результате чего общая по|-ре1нность да11но|-о термоанемометра достаточно велика.

Целью изобретения является упрощение конструкции термоанемометра и понышение

20 точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что термокомпенсационное ycTpoiicTBO выполнено в виде четырехполюсника с козффипиептом передачи, обратно пропорциональным корню квадратному из величины перегрева термодатчика относительно окружающей среды. Четырехполюсник может быть выполнен в виде делителя напряжения, выходным плечом которого является линейный резистор, а входное плечо состоит из двух параллельных ветвей, одной из которых является линейный резистор, а другой - соединенные последовательно линейный резистор и терморезистор. На фиг. 1 представлена схема предложенного термоанемометра постоянной температуры; на фиг. 2 - схема четырехполюсника, выполненного в виде делителя напряжения и содержащего терморезистор и три линейных резистора. Термоанемометр содержит мост, образованный резисторами 1-4 и термодатчиком 5, усилитель 6 обратной связи, входные клеммы 7 и 8 которого подключены к измерительной диагонали моста, а выходные клеммы 9 и 10 - к диагонали питания, и термокомпенсационный четырехполюсник 11 с входными клеммами 12, 13 и выходными - 14, 15. Четырехполюсник, выполненный в виде делителя напряжения, содержит в своем входном плече терморезистор 16, включенный последовательно с ним резистор 17 и пунктирующий их линейный резистор 18. Резнстор 19 является выходным плечом делителя. Термоанемометр работает следующим образом. Термодатчик 5 разогревается протекающим по нему током до температуры Т. Причем усилитель 6 поддерживает сопротивление термодатчика и, следовательно, его температуру постоянными, компенсируя изменением питающего мост напряжения изменение условий теплоотдачи от термодатчика.

Зависимость температуры Тд. термодатчика от протекающего по нему тока 1 определяется системой двух уравнений:

уравнением теплового балапса термодатчика

H(.V)(rs-rc)(i)

уравнением, характеризующим температурную зависимость сопротивления .датчика

RT fR(Tj),(г

где Я(у) - коэффициент рассеяния термодатчика, зависящий от скорости потока v; 7с -температура окружающей среды.

В общем случае (например, при использовании в качестве термодатчика полупроводникового терморезистора) зависимость Та f(l} сложна и не может быть определена аналитически. Однако для частного случая, когда температура датчика Т, а

следовательно, и его сопротивление Т тподдерживается постоянными, т. е.

7о 0 const;(3)

f -RO const(4)

может бЕз1ть выполнен (см. фиг. 2) в виде делителя напряжения, выходньг.и плечом которого яв;1яется линейный резистор 19, а входное плечо состоит из дву.ч параллельных ветвей, одной пз которых является линейный резистор 18. а дру1ой --- соединенные последовательно лпнейный резистор 17 и терморезистор 16. Наличие терморезистора 16 обусловливает зависимость коэффициента передачи делителя от те.мпературы 7и потока. Подбором же величин входящих

в делитель линепных резисторов гчожно реализовать необходимую .тля термокомпенса- ции зависимость

г.- ее Д Гг

Формула изобретения

1. Термоанемометр постоянной температуры, содержащий измерительный мост с включенным в одно из его плеч теомодатчичерез термодатчик, неМОЖНО вычислить ток обходимый дл Ш.Я условий (3) и (4) (5J Этот ток зависит не только от скорости потока У, но и от его температуры 7с, что и обусловливает температурную погрещность измерения скорости. На четырехполюсник 11 с резистора 3 моста подается напряжениеLJ, прямо пропорциона;1ьнос току i , протекающему через датчик (так как ток, ответвляющийся на вход усилителя 6, пренебрежительно мал), и UnCS -Тс tj , в том случае, если коэффициент передачи /( четырехполюсника 1 1 зависит от температуры потока Гс и изменяется по закону д- А (А const). то напряжение на выходе четырехно.посниот темде|2атуры потока 7с ка не зависит и-К-1 и определяется тол15ко его скоростью /, что и свидетельствует об эффективности компенсации температурной погреп1ности в предложенном устройстве. Входные клеммы 12 и 13 четырехполюсника могут бьггь подключены к любому из fuie4 моста, так как мост работает в режиме автоматического уравновеп1ивапия, и, следовательно, напряжение на любо.м из плеч прямо пропорципналыю напряжению на датчике скорости (и току, текуще.му через него). Четырехполюсник с коэффициентом передачи /С, зависящим от тем11е)атуры потока и изменяющимся по закону

ком, усилитель, вход которого подключен к выходной диагонали моста, а выход - к питающей диагонали моста, и подключенное к мосту термокомпенсационное устройство, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции термоанемометра и повыщения точности измерений, термокомпенсационное устройство выполнено в виде четырехполюсника с коэффициентом передачи, обратно пропорциональным корню квадратному из величины перегрева термодатчика относительно окружающей среды.

2. Термоанемометр по п. 1, отличающийся тем, что четырехполюсник выполнен в виде

делителя напряжения, выходным плечом которого является линейный резистор, а входное плечо состоит из двух параллельных ветвей, одной из которых является линейный резистор, а другой - соединенные последовательно линейный резистор и терморезистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.«DISA Information, 1973, № 14, 45- 46.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 505964, кл. G 01 Р 5/12, 1974 (прототип).

П

п

J9

15 -о