Устройство для одновременного измерения температуры и скорости потока Советский патент 1982 года по МПК G01K13/02 G01P5/12 

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для одновременного измерения температуры и скорости потоков жидкости или газа.

Известны устройства для одновременного измерения скорости и температуры потоков 1 и 2.

Недостатком таких устройств является ограниченный частотный диапазон измерения пульсаций температуры потоков.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для одновременного измерения температуры и скорости потока, состоящее из термометра сопротивления и термоанемометра постоянной температуры с включенным на выходе термометра сопротивления перестраиваемым корректирующим звеном. Сигнал управления на это звено поступает от генератора синусоидального напряжения после преобразования его термоанемометром и цепью частотнозависимых блоков 2.

Однако осуществляемое таким Образом расширение частотного диапазона измерения пульсаций температуры дает положительный эффект только для датчиков, которые описываются уравнениями апериодического звена первого порядка-(чувствительный элемент расположен на металлических иглах-опорах) . В случае же, если чувствительный элемент датчика располагается на подложке и его параметры описываются уравнениями апериодического звена второго и более высших порядков, такое техническое решение уже не поз10воляет расширить частотный диапазон измерения пульсаций температуры.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона измерения пульсаций температуры для полуинерционных 15 датчиков.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее термометр сопротивления и термоанемометр постоянной температуры с включенным

20 в измерительный мост переменным резистором, введен дополнительный термоанемометр. Б измерительный мост дополнительного термоанемометра включен терморезистор и переменный резис25тор, при этом, выход термометра сопротивления соединен с переменным резистором основного термоанемометра.

На схеме изображено устройство для одновременного измерения темпе30ратуры и скорости потоков.

Устройство состоит из термоанемометра постоянной температуру 1 с вклченным в измерительный мост датчиком скорости 2 и сопротивлением, управляемым напряжением 3, термометра сопротивления 4 с датчиком температуры 5, дополнительного термоанемометра постоянной температуры 6 с включенными jB измерительный прибор мост датчика 7, работающим в режиме малых перегревов, и сопротивлением, управляемым напряжением 8, и блока компенсации 9, причем выход термометра

сопротивления 4 подключен через блок компенсации 9 ко входу сопротивления управляемого напряжением 3, и со входом сопротивления, управляемого напряжением 8. С выхода термоанемометра 1 снимается сигнал, пропорциональный измерениям скорости потока, а с выхода термоанемометра 6 снимается температурный сигнал в расширенной полосе.

Устройство работает следующим образом.

Датчик температуры 5 и датчики скорости 2 и / помещаются в поток. Температурная составляющая, воздействуя на датчик температуры, вызывает изменение его сопротивления, которое преобразуется в напряжение. Однако верхний частотный предел измерения пульсаций температуры ограничен инерционными свойствами датчика температуры. Начиная с некоторой частоты, начинается спад его амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) что приводит к искажению информации о пульсациях температуры потока. В предложенном устройстве выход термометра сопротивления 4 соединяется с входом сопротивления, управляемого напряжением 8, включенного в измерительный 1ЛОСТ термоанемометра постоянной температуры 6. Так как датчик скорости 7 работает в режиме малых перегревов, то его чувствительность к скорости потока очень мала и основной разбаланс моста осуществлется температурным сигналом термометра сопротивления 4, подводимым ко входу сопротивления, управляемого напряжением 8 термоанемометра б.Когд начинается спад (АЧХ)датчиков, обратная связь термоанемометра б отраб тывает таким образом, чтобы привести мост в динамическое равновесие, т.е. с выхода термоанемометра б снимается температурный сигнал в расширенной полосе. Скоростной сигнал

потока, воздействуя на датчик скорости 2 термоанемометра 1, приводит к разбалансу моста. Обратная связь термоанемометра 1 отрабатывает таким образом, чтобы привести мост в динамическое равновесие, т.е. пульсации скорюсти измеряются в широкой полосе. Однако датчик скорости 2, кроме скоростного сигнала, чувствителен и к температурному сигналу потока. Для компенсации температурной составляющей ко входу сопротивления управляемого напряжением 3, подключен выход термометра сопротивления 4 через блок компенсации 9, который нормирует температурный сигнал в соответствии с температурной чувствительностью датчика скорости 2 термоанемометра 1.

Таким обарзом, предложенное устройство позволяет проводить измерение как скорости, так и температуры потока и получать с его выходов независимые и одновременные значения скорости и температуры в широком диапазоне частот вплоть до 20-30 кГц, с эффективной температурной компенсацией датчиков, описываемых уравнениями апериодического звена второго и высших порядков.

Формула изобретения

Устройство для одновременного измерения .температуры и скорости потока, содержащее термоанемометр постоянной температуры и термометр сопротивления, выход которого соединен со входом переменного резистра, включенного в мост термоанемометра через блок компенсации, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерения температурных пульсаций потока, в него введен дополнительный термоанемометр постоянной температуры, в измерительный мост которого включен терморезистор и переменный резистор, при этом выход термометра сопротивлеНИН соединен с переменным резистором дополнительного термоанемометра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 666479, кл. G 01 Р 5/12, 1979.

2; Авторское свидетельство СССР 618655, кл. G 01 К 13/02, 1978 (прототип).