Термоанемометр Советский патент 1983 года по МПК G01P5/12 G01F1/68 

(54) ТЕРМОАНЕМОМЕТР

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерен расхода газов. Известно устройство для определения расхода газа, содержащее термочувствительный элемент, электрическое сопротивленне которого изменяется в зависимости от изменения температуры и который устанавливается непосредственно в потоке, измерительну мостовую схему, в одно плечо которой включен термочувствительный элемент, и источник питания с измерителем тока Си. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является тер моанемометр, содержащий корпус с канаАом, в котором размещены термочувствительные элементы в виде измерительного и компенссщионного термомет ров с выводами, включенные в смежные плечи измерительного моста, и источник постоянного тока 2. Недостатком известного устройства является наличие погрешности измерения расхода газа, возникающей вследствие изменения атмосферного давления. Целью изобретения .является повыше ние точности термоанемометра путем иcкJЮчeния погрешности, возникающей вследствие изменения атмосферного давления. {(ля достижения поставленной цели термоанемометр снабжен вакуумированной емкостью, закрепленной йа выходе канала корпуса и эаг метизированной упругим элементом соединенным своим центром с одним выводом компенсационного тёрмистора, другой вывод которого через пружину соединен с гибкой нитью, нёилотанной на винт закрепленный герметично в корпусе перпендикулярно каналу, причем в центральной части канал корпуса выполнен в виде усеченного конуса. Кроме того, отношение площади поперечного сечения канала в месте установки измерительного тёрмистора к площади поперечного сечения канала в месте установки компенсационного тёрмистора выполнено в диапазоне от 1:80 до 1:100. На чертеже представлена блок-схема термоанемометра. Термоанемометр .содержит корпус 1 с .каналом 2, в который встроены измерительный 3 и компенсационный 4 полупроводниковые бусинковне термисторы. В центральной части канала 2, вып(лненной в виде усеченного конуса размещен термистор 4, который одним выходом соединен с упругим элементом 5,, герметично соединенным с емкостью 6, вакуумированной до 133 Па и закрепленной с возможностью перемещения в канале на выходе измеряемого ftOTOKa газа. Другим выводом термист 4 через пружину 7 и электрически проводящую нить 8 соединен с винтом 9, закрепленным герметично в корпусе перпендикулярно каналу с возможностью вращения. Термисторы 3 и 4 включены в смежные плечи измерительного моста, в который включены постоянные сопротив ления 10 и 11 и переменное сопротивление 12. Схема моста питается от источника 13 постоянного тока. Регулируется ток сопротивлением 14. Выходной сигнал регистрируется потенциометром 15. Термоанемометр работает следующим образом.. При прохождении измерительного тока по измерительному 3 и компенсационному 4 термисторам в них рассеивается мощность. Величина рассеива.емой мощности, а следовательно, и сопротивления измерительного 3 и ком пенсационного 4 термисторов зависят как от скорости потока, так и от тем пературы измеряемой среды. Однако поскольку компенсационный термистор 4 располагается в части канала, выполненного в виде усеченного конуса например с диаметром d 18 мм (S х- 251,2 при атмосферном давлении / 94 кПа, либо с диаметром d 3 .20 мм (S 314 мм ) при атмосферном давлении 105 кПа, которые в 9-10 раз больше диаметра цилиндрического канала d-j 2 мм (5 3,1.4 MM где расположен измерительный термистор 3, то соответственно и скорость потока газа в V2/V d /d2либo B-V2/V раза меньше, где V. , Vu - скорости потока по каналу, а следовательно, и мощность рассеива ния на компенсационном термисторе 4 значительно меньше мощности, рассеиваемой на измерительном термисторе Это обеспечивает высокую чувствитель ность устройства при измерении расрасхода газов в диапазоне 0-- 200 . При отсутствии потока мостовая схема приводится в равновесие с помощью переменного сопротивления 14. При наличии потока изменяется величина сопротивлени измерительного термистора 3 и незначительно сопротивление компенсационнбго термистора 4,мост выходит из равновесия, и в измерительной диагонали появляется сигнал рассогласования, зависящий от расхода. Сигнал регистрируется потенциометром 15. При изменении атмосферного давления, например при его уменьшении, уменьшается плотность измеряемого потока газа, компенсационный термистор 4 под действием упругого йлемента 5 и пружины 7 перемещается вдоль -тоси конусного канала 2 влево - на участок с меньшей площадью поперечного сечения (с диаметром dg), а следовательно, с большей скоростью потока газа при определенном расходе. Рассеиваемая мощность на компенсационном термисторе 4 увеличивается, а на измерительном остается неизменной, а следовательно, сигнал рассогласования в измерительной диагонали моста, регистрируемый потенциометром 15, уменьшается на величину уменьшения расхода газа. При увеличении атмосферного давления компенсационный термистор 4 под действием упругого элемента 5 и пружины 7 перемещается вдоль оси конусного канала 2 вправо - на участок с большей площадью поперечного сечения (с диаметром dj) , а следовательно, с меньшей скоростью потока газа при определенном расходе. Рассеиваемая мощность на компенсационном термисторе 4 уменьшается, а на измерительном термисторе 3 остается неизменной, а следователБно, сигнал рассогласования в измерительной диагонали моста, регистрируемый потенциометром 15. увеличивается на величину увеличения расхода газа. Настройка термоанемометра осуществляется следующим образом. Устанавливают расход газа через термоанемометр, соответствующий верхнему диапазону измерений (для определенного рода газа). Перемещением емкости 6 вдоль канала 2 и вращением винта 9 устанавливают компенсационный термистор 4 в точке, соответствующей по потенциометру 15 значению этого диапазона измерений при нормальном атмосферном давлении (101,3 кПа) Предлагаемое устройство позволит повысить точность измерения расхода газов в диапазоне О - 200 с погрешностью не более +0,3% отн. при изменении атмосферного давления в диапазоне 95 - 105 кПа. Формула изобретения 1. Термоанемометр, содержащий корпус с каналом, в котором размещены термочувствительные элементы в виде измерительного и компенсационного термисторов с выводами, включенные в смежные плечи измерительного моста, и источник постоянного тока, о тличающийся тем, что, .с целью повышения точности измерения, он снабжен вакуумированной емкостью.

закрепленной на выходе канала корпуса и загерметизированной упругим элементом, соединенньлм своим центром с одним выводом компенсационного термистора, другой вывод которого через, пружину соединен с гибкой нитью, намотанной на винт, закрепленный гер.метично в корпусе перпендикулярно каналу, причем в центральной части канал корпуса выполнен в виде усеченного конуса.

2, Термоанемометр по п. 1, отличающийся тем, что отно10

газа

шение площади поперечного сечения канаша в месте установки измерительного термистора к площади поперечного сечения канала в месте установки компенсационного термистора выполнено в диапазоне от 1:80 до 1:100.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 В