Автоматический электротермоанемометр постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК G01P5/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения средних скорос тей, пульсаций скоростей и давлений -температур и их пульсаций в стационарных потоках газов при аэрогидродинамических исследованиях. Известны термоанемометрические устройства для измерения средней скорости газового потока, содержащие преобразователь скорости в напр жение, блок первичной обработки с развязывающим повторителем, два RCфильтра, циклический коммутатор и диодно-емкостное звено . Недостатками этих устройств являются большой объем ручной наст-г ройки аппаратуры и малая точность измерений. Наиболее близким к предлагаемому является автоматический эЛектротерм анемометр постоянного тока, содержащий термодатчик, измерительный мост с переключателем фиксированных перегревов, источник питания, компен- сирующий усилитель, регулируемый ста-, билизатор тока моста, интегрирукмций усилитель следящей системы регулировки тока моста и фильтр низких частот 21. Недостатками известного устройства являются малая точность и большое время измерения. Цель изобретения - повыйение точности и сокращение времени измерения . Поставленная цель достигается тем, что в электротермоанемометр введен блок автоматической настройки постоянной времени, входы которого соединены с регулируемым стабилизатором тока моста и измерительным мостом, а выход связан с компенсирующим усил лителем, снабженным цепью компенсации ПОСТОЯННО времени, выполненной в виде двухцепногр релейного суммирующего магазина емкостей, соединенного с выходом блока автоматичес кой настройки постоянной времени. На фиг. 1 приведена блок-схема автоматического электромермоанемомётра; на фиг. 2 - принцигшальная схе:ма компенсирующего усилителя с управлением (от цепи компенсации блока автоматической настройки пост янной времени); на фиг. 3 - принципиальная схема управляемого релейкого магазина емкостей. Автоматический электротермоанемо метр содержит источник 1 питания, термодатчик 2, включенный в измерительный мост 3, в котором имеется два регулируе1«)1х плеча.: одно для определения электрического сопротив ления, другое - для аадания десяти фиксированных перегревов относитель но средней температуры потока; геяератор 4 прямоугольных импульсов, .подключаемый переключателем 5 к регулируемому стабилизатору тока моста 6. К измерительной диагонали моста 3 прдключены вход компенсирующего усилителя 7 с управлйемой цепью ком пенсации постоянной времени и выход ным фильтром 8, а через переключатель 9 вход интегрирующего усилите :я 10, выход которого подключается переключателем 11 к регулирумому стабилизатору тока моста 6, и измерительный гальванометр 12. К компенсирующему усилителю 7 подключен блок 13 автоматической настройки постоянной времени, один из входов которого подключен к измерительному мосту 3, а второй - к регулируемому стабилизатору .тока м.о та.6. С выходом фильтра 8 связаны осциллограф 14 и среднеквадратичный вольтметр.15. Компенсирующий усилитель состоит из четырехкаокадного балансного усилителя 16, охваченного двумя одинаковыми цепями перекрестной обратной связи, образованной Т-образными RC-цепякм (Лj, Rj, Кд, Rg, Сг)) . К конденсаторам Ц и CQ с помощью контактов рвле последовательно подключаются конден саторы C.J- С4 С вмзгазина ем костей в зависимости от напряжения , поступакицего с блока 13 на вхо магазина емкостей, содержащего компараторы 1 7 ( А ), нагрузкой ко торым служат реле 18 ( )« У Один из входов всех компараторов 17 подключен на выход блока 13, а ругой вход каждого подсоединен к елителям опорного напряжения и . Автоматический электротермоанемометр работает следующим образом. В исходном состоянии переключа тели 5,9 и 11, замыкающие цепь обратной связи, не замкнуты. Поместив термодатчик 2 в заданную точку исследуемого сверхзвукового изотермического стационарного, в среднем по времени потока газа, задают с помощью регулируемого стабилизатора тока моста 6 маль1й ток через термодатчик 2, к Форый практически не нагревает нить относительно температуры потока. При зтом термодат чик 2 работает как малоинерционный . термометр сопротивления. Сбалансировав мост 3 по гальванометру 12, с помощью регулируемого плеча измерительного моста 3, служащего для измерения электрического сопротивления термодатчика 2, определяется средняя температура торможения потока. Флуктуации температуры торможения измеряются среднеквадратичным вольтметром 15, включенным на выходе фильтра 8, при соответствующей установке компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя 7, осуществляемого для заданного типа термодатчика, ручной настройкой блока 13 .Для измерения средних скоростей и флуктуации массового расхода термодатчик 2 необходимо перегреть относительно средней температуры потока, поэтому после настройки на малом токе, измерительный-мост 3 искусственно разбалансируют уже с помощью плеча, служащего для установки фиксированных перегревов термодатчика 2. После этого баланс восстанавливается нагревом .термодатчика путем увеличения тока через измерительный мост 3 с помощью регулируемого стабилизатора тока моста 6, и затем замыкается контур отрицательной обратной связи переключателями 9 и 11. При этом интегрирующий усилитель 10 и регулируемый стабилизатор тока моста б автоматически поддерямвают средний по времени баланс напряжения в диагонали измерительного моста 3, не воздействуя на тепловую инерцию термодатчика 2 и не изменяя полосы воспроизведения частот компенсирующего усилителя 7, из-за выбора верхней границы частотной характеристики интег- рирующего усилителя 10, при замкнутом контуре отрицательной обратной связи, меньше частоты, при которой усиление на нижнем спаде частотной характеристики усилителя 7 по напря жению составляет 0,707. В дальнейшем при измерении либо скорости потока, либо положения тер модатчика 2 в пространстве, либо пе регрева, автоматическая схема балан сировки измерительного моста 3, установит необходимое значение тока, на выходе блока13 автоматической н стройки постоянной времени установит ся соответствующее значение напряжения, которое поступит на вход реле ного сумматора и подключит необходимую емкость из магазина емкостей в цепи компенсации усилителя 7, dwsдующим образом. Когда входное напряжение и0)(Превысит опорное напряжение компаратора 17 ( A)-Uof. он сработает и ток пройдет через обмотку реле 18 { P/I), которое своими нормально незамкнутыми контактами подключит конденсаторы С2 и С, При дапЫнейшем повышении входного напряжения последовательно будут срабатывать компараторы 17 (Aj), (А и т. д. до Ад , которые, в свою очередь, посредством реле 18 (Pj-P) подключают конденсаторы С д- Наконец, когда напряжение превзойдет опорное напряжение компаратора 17 (Р10)- ОН сработает и замкнутся контакты реле 18 А) , подключится сопротивление Р этим самым, увеличится в 10 раз каждое из опорных напряжение компараторов 17 (А.- Ад) и одновременно отключится реле 18 ( Рд). . . 426 Дальнейший рост напряжения Ujx вновьбудет включать последовательно компараторы Ад . При максимальном напряжении Ug могут быть подключены все конденсаторы С а- Сл7 параллельно друг к другу. Формула изобретения Автоматический электротермоанемо-. метр постоянного тока, содержащий термодатчик, измерительный мост с переключателем фиксированных перегре ВОВ, источник питания, компенсирующий усилитель, регулируемый стабилизатор тока моста, интегрирующий усилитель следящей системы регулировки тока моста и фильтр низких частот, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерения, в него введен блок автоматической настройки постоянной времени, входы которого соединены с регулируемым стабилизатором тока моста и измерительньЕМ мостом, а выход связан с компенсирующим усилителем, снабженньм цепью компенсации постоянной времени, выполненной в виде двухцепного релейного суммирующего магазина емкостей, -соединенного с выходом блока автоматической настройки постоянной времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 399784, кл. G 01 Р 5/06, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 526828, кл. S 01 Р 5/12, 1976 (проотип) .