Способ термоанемометрических измерений пульсаций вектора скорости потоков

 

СПОСОБ ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧЕС;КИХ ИЗМЕРЕНИЙ ПУЛЬСАЦИЙ ВЕКТОРА СКОРОСТИ потоков, заключающийся в Нбметцеяии чувствительного элемента исследуемую среду, нагревании его Протекающим электрическим токсм от источника, регистрации изменения электрического сопротивления чувст витального элемента и компенсации изменения сопротивления дополнительным электрическим током, подаваемым на чувствительный элемент по цепи обратной связи, формировании выходного сигнала, пропорционального дополнительному электрическому току в цепи обратной связи, и определении величины пульсации вектора скорости , отличающийся тем, что, с целью повышения точности при измерении пульсаций вектора скорости высокотурбулентных потоков, отслеживают тепловой след от чувстi вительного элемента, меняя выходного сигнала при развороте теп (Л лового следа на 180. 4 о: з: 00 ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(5)) G 01. Р 5/1 2 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Ф) ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3369957/18-10 (22) 23.12.81 (46) 07.10. 83. Бюл. 9 37 (72) A.A. Бормусов, P.H. Габитов и Г.A. Глебов (71) Казанский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им. A.H. Туполева (53) 532.574(083.8) (56) .1. Фрост У. и Моулден Т. Тур;булентность. Принципы и применение М., "Мир", 1980, с. 365-369> 446-465

2. Там же, с. 355-365 (прототип}. (54)(57) СПОСОБ ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ ПУЛЬСАЦИЙ ВЕКТОРА

СКОРОСТИ ПОТОКОВ, заключающийся в йОмещеиии чувствительного элемента В исследуемую среду, нагревании его протекающим электрическим током от источника, регнстрации изменения электрического сопротивления чувствительного элемента и компенсации изменения сопротивления дополнительным электрическим током, подаваемым на чувствительный элемент по цени обратной связи, формировании выходного сигнала, пропорционального дополнительному электрическому току в цепи обратной связи, и определении величины пульсации вектора скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при измерении пульсаций вектора скорости BHcoKQTópáóëåíòíûõ потоков, отслеживают тепловой след от чувствительного элемента, меняя знак вы- 6 ходного сигнала при развороте теп- лового следа на 180".

1046685

Изобретение относится к приборостроению, в частности к измерительной технике, и может быть использовано в гидро- и метеорологии, в газодинамических и аэродинамических измерениях.

Известен способ измерения скорости турбулентных потоков, основанный на определении допплеровского сдвига частоты света лазера, вызванного двия<ением частиц, рассеивающих свет (лазерные допплеровские измерители скорости) f1(.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ термоанемометрических изме- I5 рений пульсаций вектора скорости потока, заключающийся в помещении чувствительного элемента (тонкого проводничка) в исследуемую среду, нагревании его протекающим электри- 20 ческим током от источника, регистрации изменения электрического сопротивления чувствительного элемента и компенсации изменения сопрстивления дополнительным электрическим током, подаваемым на чувствительный элемент по цепи обратной связи, формировании выходного сигнала, пропорционального дополнительному ,электрическому току в цепи обратной связи, и определении величины пульсаций вектора скорости < 23.

Однако известный способ не позволяет проводить изменения в высокотурбулентных потоках (7 20%), так как в результате нечувствительности 35 нагретого проводничка термоанемометра к развороту потока выходной сигнал уже не отражает с необходимой достоверностью изменение направления вектора скорости потока. 40

Целью изобретения — повышение точности при измерении пульсаций вектора скорости высокотурбулентных потоков.

Для достижения поставленной цели в способе термоанемометрических измерений пульсаций вектора скорости потока, заключающемся в помещении чувствительного элемента в исследуемую среду, нагревании его протекающим электрическим током от источника, регистрации изменения электрического сопротивления чувствительного элемента и компенсации изменения сопротивления дополнительным электрическим током, подаваемым на чувствительный элемент по цепи обратной связи, формировании выходного сигнала, пропорционального дополнительному электрическому току в цепи обратной связи, и определении 60 величины пульсаций вектора скорости, отслеживают тепловой след от чувствительного элемента, меняя знак

t выхоцного сигнала ври развороте теплового следа на 180< .

На фиг. 1 представлена блок-схе-! ма устройства,.реализующего способ, на фиг. 2 — временная диаграмма работы устройства.

Способ может быть реализован с помощью устройства, содержащего термоанемометр 1 постоянйой температуры, линеаризатор 2, дифференциальный усилитель 3, компаратор 4, электронный ключ 5, инвертор-повторитель 6. Датчик 7 устройства cD<."тоит из чувствительного элемента термоанемометра о и двух, расположенных по обе стороны от него параллельно друг другу следящих проводничков сГ

Временная диаграмма (фиг. 2) составлена для случая колебания датчика устройства, в неподвижной среде, т,е. для Ц< = О, где 0 средняя скорость потока. устройство работает следующим образом.

Термоанемометр 1 регистрирует пульсации вектора скорости потока (фиг. 2, диаграмма Ц ). При этом на выходе линеаризаторй 2 (фиг. 2 диаграмма A) йоложительный сигнал, не меняющий полярность при перемене направления движения потока в измерительной области.

Следящие проводнички <К включены в мост Уитстона и нагреты электрическим током до температуры на

2-3< С превышающей температуру окружающей среды. Мост в исходном состоянии сбалансирован.

В зависимости от направления двия<ения потока горячий след чувствительного элемента О (Т =473-573 К) падает на один иэ проводничков д нагревая его и изменяя тем самым его сопротивление.

Мост разбалансируется.

Полярность сигнала разбаланса усиленного дифференциальным усилителем 3 (фиг, 2, диаграмма В), распознается компаратором 4, выходной сигнал которого (фиг. 2, диаграмма С) управляет состоянием электрон« ного ключа 5 (,фиг. 2, диаграмма

Ключ) инвертора-повторителя б. В зависимости от состояния ключа инвертор-повторитель либо повторяет, либо инвертирует выходной сигнал линеаризатора. Так как состояние ключа зависит от полярности сигнала раэбаланса моста, а следовательно, и от направления движения потока, полярность выходного сигнала прибора следит за направлением вектора скорости потока, а сам сигнал отображает уже истинную величину пульсаций вектора скорости (фиг. 2, диаграмма Ъ).

Использование способа обеспечивает измерение истинной величины пульСоставителЬ Е.Сыс

Техред Т,Маточка

Редактор T. Портная

Корректор С.йекмдр

Тирак 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7722/44

Филиал ППП "Патент", г. Улсгород, ул. Проектная,4 саций вектора скорости высокотурбулентных потоков за счет определения не только величины, но и направления вектора скорости в каждый момент

Ключ

У-,уаилиут

3-ра аика а времени. Зто позволяет точно определять статистические средние характеристики высокотурбулентных потоков.