Термоанемометр

 

1. ТЕРМОАНЕЮМЕТР, содержащий измерительный и компенсирующий термочувствительные элементы, выполненные из нитевидных кристаллов полупроводника, расположенные параллельно друг другу и перпендикулярно оси потока и включенные в плечи измерительного моста с источником питания, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, компенсирующий термочувствительный элемент расположен в потоке выше измерительного на расстоянии (о( где - постоянный коэффициент, равный 20; 61 - диаметр нитевидных кристаллов , из которых выполнены термочувствительные элементы. 2.Термоанемометр по п о т ли ча ющий с я тем, что измерительный термочувствительный элемент , выполнен, в виде нитевидного кристалла полупроводника с тремя выводами, причем средний вывод присоединен к кристаллу несимметрично относительно крайних. 3,Термоанемометр по Й.2, о т личающийся тем, что сопротивление компенсирующего термочувствительного элемента определяется по формуле . 1.1 R (Л I et где R, Rj сопротивления измеp тeльныx термочувствительных элементов при температуре неподвижной среды -tg и заданных рабочих токах в Эр и JP соответст00 венно d iOt - температурные коэффициенты сопротивления соответствующих термо00 О) чувствительных элеменгтов .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Д) G 01 Р 5/.12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :: -, К ABTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (d„V„)+ aL Р

Ы сопротивления измерительных термочувствительных элементов Я при температуре неподвижной среды Т и заданных рабочих токах

3< и Эр соответственно; температурные коэффициенты сопротивления соответствующих термочувствительных элемен..тов. где В1, R2 е>м

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3291811/18-10 (25) 3297814/18-10

Ф (22) 26.05.81 (23) 02.06.81 по пп.2 и 3 (46) 15.03.84. Бюл. Р 10 (72) А.И. Дрожжин (71) Воронежский политехнический институт (53) 531.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 583197, кл. G 01 Р 5/12, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 546821, кл. G 01 Р 5/12, 15.02.77 (прототип). (54) (57) 1. ТЕРМОАНЕМОМЕТР, содержащий измерительный и компенсирующий термочувствительные элементы, выполненные из нитевидных кристаллов полупроводника, расположенные параллельно друг другу и перпендикулярно оси потока и включенные в плечи измерительного моста с источником питания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, компенсирующий термочувствительный элемент расположен в потоке выше измерительного на расстоянии где k - -постоянный коэффициент, равный 20;

ÄÄSUÄÄ 1080086 А

3 - диаметр нитевидных кристаллов, из которых выполнены термочувствительные элементы.

2. Термоанемометр по п.1; о тл и ч а ю шийся тем, что измерительный термочувствительный элемент выполнен. в виде нитевидного кристалла полупроводника с тремя выводами, причем средний вывод присоединен к кристаллу несимметрично относительно крайних.

3. Термоанемометр по й.2, о тл и ч а ю шийся тем, что сопротивление компенсирующего термочувствительного элемента определяется по формуле

1080086

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых скоростей движения. неустановившихся, пульсирующих и стационарных газожидкостных потоков. (! Известно устройство, в котором чувствительные элементы для температурной компенсации среды обычно включаются в смежные плечи моста. В потоке они располагаются последовательно, в результате чего один оказывается в тепловом поле другого (1).

Наиболее близким к изобретению является термоанемометр, содержащий измерительный и компенсирующий термочувствительные элементы, выполненные из кристаллов полупроводника, расположенные параллельно друг другу и включенные в плечи измерительного моста с источником питания f23. 20

К недостаткам данного технического решения относятся нйзкие чувствительность и точность измерения скорости потока, относительно большая инерционность.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности.

Для достижения поставленной цели в термоанемометре, содержащем измерительный и компенсирующий термочув 30 ствительные элементы, выполненные из нитевидных кристаллов полупроводника, расположенные параллельно друг другу и перпендикулярно оси потока и включенные в плечи измеритель- 5 ного моста с источником питания, компенсирующий термочувствительный элемент расположен в потоке выше первого на расстоянии

1>,(а, где k — постоянный коэффициент, равный 20; а — диаметр нитевидных кристаллов, из которых выполнены 45 термочувствительные элементы.

Кроме того, измерительный термочувствительный элемент выполнен в виде нитевидного кристалла олупроводника с тремя выводами, причем 50 средний, вывод присоединен к кристаллу несимметрично относительно крайних.

При этом сопротивление компенсирующего термочувствительного эле- у мента определяется по формуле о(,„Р„ + с(, Р где R R — сопротивления измери1 2 тельных термочувстви- 60 тельных элементов при температуре неподвижной

""ðåäû То и заданных рабочих токах Т, и с. О О т в Р т (. т В е н и Q r

V2

65 температурные коэффициенты сопротивления термочувствительных элементов.

На фиг. 1 представлена электрическая схема предлагаемого термоанемометра; на фиг. 2 — вольт-амперная характеристика термочувствительного элемента; на фиг. 3 — электрическая схема при выполнении термочувствительных элементов в виде кристалла с тремя выводами; на фиг. 4 — вольтамперная характеристика, соответствующая схеме на фиг. 3; на фиг.5(а, g, в, ъ ) — взаимное расположение термочувствительных элементов в потоке на фиг. 6 (a, b, в,ъ ) то же, при выполнении измерительного элемента на основе кристалла с тремя выводами.

Термоанемометр состоит (фиг. 1, 3, 5 и 6) из нитевидного кристалла 1 с сопротивлением R, являющимся термокомпенсирующим, и из нитевидного кристалла 2, расположенного в потоке параллельно кристаллу 1. К кристаллу 2 (фиг. 3 и б) присоединены омичные контакты и токовые выводы

3, 4.и 5, при этом средний контакт и вывод 4 расположен несимметрично по отношению к крайним выводам 3 и 5. В результате сопротивления Б< и

R между выводами 4-5 и 4-3 соответстфюенно неравны (R фВ ).

При этом кристалл 2 с сопротивлением R1 (фиг. 1 и 3) является из мерительйым. R u R — сопротивле2 3 ния в плечах моста, служащие для его балансировки; В4 — сопротивление для регулировки рабочего тока;

Š— источник питания; U Вш — выходное напряжение измерительного моста.

Термоанемометр работает следующим образом.

Сопротивление R термочувствительного элемента включается в плечо измерительного моста в режиме саморазогрева. При этом величина протекающего .через него рабочего то ка I с,> выбирается соответствующей отрицательному дифференциальному

pàб сопротивлению вольт-амперной характеристики (ВАХ) (фиг. 2). Сопротивлени е R компенсирующего те рмочув с т вительного элемента включается в противоположное плечо измерительного моста по другую сторону измерительной диагонали (фиг. 1 и 3). Величина протекающего чреез В тока 1,д выбирается соответствующей линейному участку его ВАХ (фиг. 2 и 4) и не приводит к перегреву терморезистора над температурой окружающей среды. Поэтому при постоянной температуре как в отсутствии движения

1080086 фиг.2 среды, так и в потоке сопротивление

R не изменяется. Сопротивление R,,: помещенное в поток так, чтобы на него не попадало тепловое поле термочувствительного элемента В„, реагирует только на изменения тем- 5 пературы измеряемой среды. При этом, если обеспечивается условие 4R=AR, 1 то обеспечивается полная термокомпенсация, т.е. полностью исключается ошибка измерений, обусловленная 10 изменением температуры окружающей среды.

Термокомпенсирующий элемент с сопротивления R помещается в пото- ке выше измерительного с сопротив- 15 лением В на расстоянии

/ где ы - постоянный коэфФициент, рав- 20 ный 20у и - диаметр нитевидных кристаллов.

Причем сопротивление R компенсирующего термочувствительного эле- 25 мента выбирается из соотношения для случая (фиг. 2! "1 1 " г г где R«R< - сопротивления термочувствительных элементов .при температуре неподвижной среды Т, и заданных рабочих токах I и

Ip соответственно;

Р1

Ы,Ы, 4 — температурные коэффициенты сопротивлений терморегуляторов соответственно.

aL1

Для случая фиг. 1 — В = †" в.

Изобретение может быть использовано в более широком диапазоне ско- ростей потоков при лучшей точности измерений Кроме того, чувствительность термометра (7В с ьГ ) выще, чем в известных технических решениях, которая при малых скоростях потока равна 4,5В.с м-" и быстро уменьшается до 28-с м-1 при увеличении скорости в 2 раза.

1080086 фиЕ.5

Составитель Б. Сыс

Редактор M. Келемеш Техред F..Êàñòåëåâè÷ Корректор

Эаказ 1329/46 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Мл

Ун

%8/Re г