Термоанемометрический преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G01P5/12 

(54) ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

; Изобретение относится к средствам измерения параметров движения и может быть испол зовано при измерении скорости или расхода вязкой жидкости в трубопроводах. Известен термоанемометрический преобра130ватель для измерения скорости или расхода жидкости и газа, содержащий участок трубопровода, корпус и два термистора 1. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является термоанемометрический преобразователь, содержащий участок трубопровода, в котором закреплен корпус с размещенными внутри измерительным и ком пенсационным термисторами 2. Однако известное устройство обладает ограниченным диапазоном термокомпенсации, сложностью обработки сигналов, связанной с естест веннь М разбросом параметров полупроводнико вых элементов и недостаточной точностью измерений. Цель изобретения - повыщение точности и надежности измерений.. Поставленная цель достигается тем, что в термоанемометрическом преобразователе на бо,ковои поверхности корпуса вьшолнен ступенчатый паз, в котором установлен компенсационный термистор, а верхняя часть корпуса снабжена обводным U-образным и симметртчным каналом, в среднем сечении которого установлен измерительный термистор, при этом соотношение площадей сечений входов обводного канала трубопровода выбирается из условий S 5 -Чг 10 , SOK где 5„„ - площадь сечения входа обводного канала; - площадь сечения трубопровода. Кроме того, соотнощение площадей сечений входа обводного канала к среднему сечению равно 1 : 2. При этом обводной канал снабжен регулировочным винтом, установленным в среднем сечении. На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - зависимости скорости в обводном канале от скорости в тру3бопроводе; на фиг. 3 - зависимости сигнала термоанемометрического расходомера от скорости в обводном канале (скорости обтекания чувствительного элемента) при различных температурах рабочей жидкости. На участке трубопровода I установлен корпус 2 и закреплен с помощью накидной гайки 3. В корпусе 2 выполнен ступенчатый паз в котором установлен компенсационный термистор 5. Корпус 2 также снабжен обводным U-образчым симметричным каналом 6. В средине обводного канала установлен измерительный элемент термоанемометра - термистор 7. В корпус 2 вворачивается регулировочньш винт 8. Датчик включается в измерительную систему припомощи проводов 9. Термоанемометрический преобразователь работает следующим образом. Термисторы 7 и 5 являются чувствительными элементами преобразователя и работают в режимах наибольшей чувствительности, в режиме постоянной температуры (сопротивления). Режимы работы термисторов подбирают такими, чтобы сигналы с обоих термисторов пр нулевой скорости потока были равны. Это яв ляется обязательным условием точных измерений расхода. Сигнал с компенсационного термистора 5 за висит от температуры жидкости и не . зависит от скорости потока. Сигнал с измерительного термистора 7 зависит от скорости потока жид кости и ее температуры. Вычитая из основного сигнала компенсационный, получаем приведенные к началу координат зависимости (фиг. 3) KOTOpbie показьшают, что разностный сигнал S зависит от температуры жидкости и от скорости потока жидкости V . При одной и той же скорости потока жидкости, омьшающей основной термистор (фиг. 3), сигнал термоанемометрического расходомера тем больще, чем меньше температура жидкости. В устройстве компенсация температурной погрешности производится путем установки основного термистора 7 в обводной канал 6, имеющий специальную форму. При уменьшении температуры жидкости происходит увеличение ее вязкости, а следовательно, возрастает гидравлическое сопротивление обводного ка нала. Возрастание гидравлического споротивления основного и обводного каналов происходит непропорционально и поэтому скорость в обводном канале падает. Это иллюстрируется фиг, 2, где представлены зависимости скорости V в обводном канале от скорости Vo в трубопроводе при различных температурах жидкости. Таким образом, при уменьшении температуры жидкости происходит уменьшение скорости около чувствительного элемен та термоанемометра, что компенсирует температурную погрешность. Для того, чтобы обеспечить полную компенсацию температурной погрешности, необходиМО рассчитать и изготовить обводной канал спеодальной формы и соответствующих размеров. Форма канала по длине должна быть образована двумя окружностями разных диаметров таким образом, чтобы соотношение площадей входа к площади средины канала, где установлен измерительный термистор, бьЕЛо 1:2. Данная форма и размеры позволяют наиболее точно обеспечить закон изменения с/, о рости близким к закону изменения выходного сигнала. На размеры обводного канала накладывается еще одно ограничение - площадь входа (выхода) должна выбираться из соотношения где S - площадь трубопровода; S - площадь обводного канала. Данное условие необходимо для того, чтобы обеспечить значительное преобладание в преобразователе площади трубопровода , что исключает краевые эффекты и позволяет обеспечить полную температурную компенсацию. В корпусе датчика установлен регулировочный винт 8, который позволяет путем перекрытия обводного канала подобрать нужную характеристику гидравлического сопротивления. Таким образом, предлагаемый термоанемометрический преобразователь обладает полной компенсацией температурной погрещности в диапазоне температур от -30 до +70° С, малыми габаритами и массой преобразователя, незначительным гидравлическим сопротивлением потоку жидкости и высокой надежностью конструкции. Формула изобретения 1. Термоанемометрический преобразователь, . содержащий участок трубопровода, в котором закреплен корпус с размещенными внутри измерительным и компенсационным термисторами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, на боковой поверхности корпуса выполнен ступенчатый паз, в котором установлен компенсационный термистор, а верхняя часть корпуса снабжена обводным U-образным и симметричным каналом, в среднем сечеши которого установлен измерительный термистор.

при этом соотношение площадей сечений входов обводного канала и трубопровода выбнрается из условий.

5 10, S.

ок

- площадь сечения входа обводного

где S

ок канала;

S - площадь сечения трубопровода.

чр„Кроме того, соотношение площадей сечении

входа обводного канала к среднему сечению равно 1:2.

Источники информации, пртиятые во внимание при экспертизе

%,

сн

ВОс 55С Юс

о

1 г 3 4. г.

Фиг.2.