Термоанемометр Советский патент 1982 года по МПК G01P5/12 

(5) ТЕРМОАНЕМОМЕТР

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению скоростей потоков, жидкостей и газов.

Известно устройство для измерения скорости потока жидкости, содержащее зонд с датчиками скорости, температуры и направления 1 .

Однако это устройство имеет невысокую томность, обусловленную времен-JQ ной нестабильностью датчика скорости и датчика температуры, представляющих собой термисторы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является fep-js моанемометр, содержащий датчик и термокомпенсатор, выполненные в виде p-ri: переходов и включенные в дифференциальную схему, нагреватель датчика с первым электрическим выводом и ис-.20 точник питания 2,

Недостаток известного устройства его низкая надежность, обусловленная возможчоогью выхода из строя р-п перехода коллектор-база, служащего нагревателем.

Цель изобретения - повышение надежности термоанемометра.

Указанная цель достигается тем, что в известный термоанемометр в базу введен второй электрический вывод,соединенный со вторым источником питания.

На Фиг. 1 показан разрез устройства в корпусе; на фиг. 2 - электрическая схема термоанемометра. .

Устройство содержит корпус 1 с размещенным в нем кристаллом 2,имеющим слой 3 коллектора, который может служить в. качестве обратносмещенной земли, тело базы 4, термочувствительный датчик 5 представляющий собой р-п переход, образованный эмиттером 6 и базой Ц, диффузионный слой 7., представляющий собой эмиттер без электрического вывода, к эмиттеру 6 подсоединен электрический вывод 8, к базе k электрический вывод 9, а электрический вывод 10 является дополнительным, 3, 9 подключенным к слою базы k и соединенным с отдельным-источником 11 пита ния, изображенном на фиг. 2, Датчик 5 от источника 12 Е питания через нагрузочное сопротивление R- , электрические выводы 8 и 9 включен в дифференциальную схему с вторым термочувст вительным элементом 13, являющимся термокомпенсатором. Сопротивление также является нагрузочным, а при помощи сопротивления Яз балансируется дифференциальная схема. В качестве нагревателя используется диффузионная область Т, представляющая собой тело базы , лежащая под слоем 7, снабженная дополнительным Злектрическим выводом 10, соединенным с отдельным источником 11 питания. Глубина слоя 7 с противоположным типом проводимости по отношению к проводимости тела базы k и толщина базы k определяют параметры нагревателя . Термоанемометр работает следующим образом. При подаче напряжения от источника 12 Е/ питания посредством выводов В и 9 через термочувствительный элемент 5 и компенсатор 13 протекают измерительные токи. При подаче напряжения на выводы 9 и 10 от отдельного источника 11 питания через нагреватель 14 протекает нагрева тельный ток, определяемый величиной необходимого перегрева над температурой среды и схемой отдельного источника питания 11, управляемого от термокомпенсатора 13, размещенного в измерительной среде. При заданном перегреве над температурой среды (при изменении температуры среды) отдельный источник 11 питания пропус кает больший или меньший нагреватель ный ток через нагреватель 14, обеспечивая тем самым заданный перегрев При скорости потока среды, равной нулю, выходной сигнал И, снимаемый с эмиттера 6 и эмиттера термокомпенсатора 13, при помощи сопротивления 3 устанавливается равным нулю, либо определенной величине. При наличии скорости потока от нагретого кристалла 2 в корпусе 1, помещенном в среду, уносится некоторое количество тепла, пропорциональное скорости потока. Чем выше скорость, тем больше количества тепла уносится от кристалла 2, температуру которого измеряет термочувствительный элемент 5. Надежность предлагаемого термоанемометра определяется надежностью термочувствительного элемента 5, нагреваемого до высокой температуры, и самого нагревателя Т. Быстрое уменьшение температуры скорости потока за счет инерционности теплового обмена между устройством и средой приводит к резкому увеличению температуры кристалла 2, которая и обуславливает необратимые процессы в кристаяли, приводящие к отказу. Поскольку датчик 5 работает при очень малых плотностях тока через переход, то даже значительный (р,о 150-l8(f С) нагрев не повлияет на надежную работу. Нагреватель 14, являющийся телом базы k, представляет собой однородный монокристалл кремния, обладающий определенной проводимостью. Надежность термоанемометра обуславливается надежностью датчика S, сохраняющего свои свойства до температуры порядка +180 С, надежно работающего в этих пределах при малых плотностях тока через р-п переход эмиттер-база 4. Таким образом, при использовании в качестве нагревателя тела базы, снабженного дополнительным электрическим выводом, соединенным с отдельным источником питания, стало возможным перегревать датчик до температуры порядка +180С без угрозы выхода из строя элементов термоанемометра, что позволило существенно повысить его надежность. Формула изобретения Термоанемометр, содержащий датчик и термокомпенсатор, выполненные в виде р-п переходов и включенные в дифференциальную схему, нагреватель датчика с первым электрическим выводом и источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в базу введен второй электрический вывод, соединенный со вторым источни ком питания. Источники информации, принять1е во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3595079, кл. 73-200, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 584252,.кл. G 01 Р 5/12, 1977 (прототип).

R2

Фиг. 2