Автоматический электротермоанемометр постоянного тока
АВТОМАТИЧЕСКИ ЭЛЕКТРОТЕРМОАНЕМОМЕТР ПОСТОЯЯИОГО ТОКА по авт.сй. № 877442, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него дополнительно введены компенсирукнчий усилитель, блок согласования , фильтр нижних частот, термодатчик и последовательно соединенные стабилизатор тока, измерительный мост и регистратор, причем термодатчик включен в одно из плеч измерительного моста, первьй вход компенсирующего усилителя соединен с выходом измерительного моста,второй вход компенсирующего усилителя через блок согласования - с выходом блока автоподстройки, а выход компенсирующегб усилителя через фильтр нижних частот - с вторым выходом устройства. СЛ СЛ СО 4 СО
(>9) (! О
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н asTDPCNOMY СВИДЕТВЪСтВУ (61) 877442 (21) 3475853/24-10 (22) 26.07.82 (46) 15.05.85. Бюл. У 18 (72) В.В. Троицкий (53) 533.6.07 (088 .8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Ф 877442, кл. G 01 Р 5/12, 1978 (прототин). (54)(57) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОТЕРИОАНЕИОИЕТР ПОСТОЯЯНОГО ТОКА по авт.св. Ф 877442, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью новышения точности и быстродействия, в него дополнительно введены компенсирующий усилитель, блок согласования, фильтр некиих частот, термодатчик и последовательно соединенные стабилизатор тока, измерительный мост и регистратор, причем термодатчик включен s одно из плеч измерительного моста, первый вход компенсирующего усилителя соединен с выходом измерительного моста,второй вход компенсирующего усилителя через блок согласования — с выходом блока автонодстройки, а выход компенсирующег6 усилителя через фильтр нижних частот — с вторым выходом устройства. 1155949 1О 55 компенсации постоянной времени и.выИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения средних скоростей и температур, пульсаций скорости, температуры и плотности в квазистационарных потоках газа. По основному авт.св. Р 877442 известно термоанемометрическое устройство, являющееся автоматическим электротермоанемометром постоянного тока, которое содержит термодатчик, измерительный мост с переключателем фиксированных перегревов, источник питания, компенсирующий усилитель, снабженный цепью компенсации постоянной времени, выполненной в виде двухцепного релейного суммирующего магазина емкостей, регулируемый стабилизатор тока моста, интегрирующий усилитель следящей системы регулировки тока моста, фильтр низких частот и блок автоматической настройки постоянной времени, входы которого соединены с регулируемым стабилизатором тока моста и измерительным мостом, а выход связан с компенсирующим усилителем 1). Известное устройство используется для измерения скорости, температуры, пульсаций скорости и температуры в потоках газа и жидкости. Однако при измерении пульсаций температуры, когда известный автоматический электротермоанемометр работает в режиме термометра сопротивления, т.е. перегрев температуры термадатчика относительно температуры потока газа равен нулю, автоматическая настройка цепи компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя с помощью блока автоматической настройки постоянной времени невозможна. При изменении средней скорости потока газа или жидкости либо местоположения термодатчика необходимую настройку цепи компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя приходится производить вручную, используя данные о тепловой инерции термодатчика, полученные в данной точке измерительного пространства и при заданной скорости потока газа или жидкости, когда известный электротермоанемометр работает в режиме измерения скорости, т.е. при большом перегреве термо5 30 датчика относительно температуры патока газа или жидкости. Все это значительно увеличивает время проведения эксперимента и снижает точность измерения пульсаций температуры. Цель изобретения — повышение точности и .быстродействия электротермоанемометра. Поставленная цель достигается тем; что в электротермоанемометр дополнительно введены компенсирующий усилитель, блок согласования, фильтр нижних частот, термодатчик и последовательно соединенные стабилизатор тока, измерительный мост и регистратор, причем термодатчик включен в одно из плеч измерительного моста, первый вход компенсирующего усилителя соединен с выходом измерительного моста, второй вход через блок согласования с выходом блока автоподнастройки,а выход компенсирующего усилителя через фильтр нижних частот — с вторым выходом устройства. На чертеже изображена блок-схема автоматического электротермоанемометра постоянного тока. Автоматический электротермоанемометр постоянного тока содержит источник 1 питания, термодатчик 2, включенный в измерительный мост 3, в котором имеются два регулируемых плеча (одно для определения электрического сопротивления, а другое для задания десяти фиксированных перегревов относительно средней температуры потока), дополнительный термодатчик 4, расположенный в одном измерительном объеме с термодатчиком 2 и включенный в дополнительный измерительный мос. 5, в котором имеется регулируемое плечо для определения электрического сопротивления термодатчика 4, дополнительный стабилизатор 6 тока, соединенный с измерительным мостом 5, генератор 7 прямоугольных импульсов, подключаемый переключателем 8 к регулируемому стабилизатору 9 тока моста. К измерительной диагонали моста 3 подключен вход компенсирующего усилителя 10 с управляемой целью ходным фильтром 11, а через переключатель 12 — вход интегрирующего усилителя 13, выход которого подклю1155949 чается переключателем 14 к регулируемому стабилизатору 9 тока, и измерительный гальванометр 15 . К измерительной диагонали дополнительного измерительного моста 5 подключен вход компенсирующего усилителя 16 с управляемой цепью компенсации постоянной времени и дополнительным выходным фильтром 17 и измерительный гальванометр 18. К компенсирующему усилителю 1и и компенсирующему усилителю 16. через согласующий блок 19 подключен блок 20 автоматической настройки постоянной времени, один. иэ входов которого подключен к измерительному мосту 3, а другой — к регулируемому стабилизатору 9 тока моста. Выход 21 фильтра 17 используется при измерениях пульсаций температуры, а выход 22 фильтра 11 — при измерениях пульсаций скорости и .температуры. Автоматический электротермоанемомеэр постоянного тока работает следующим образом. В исходном состоянии переключатель 8, подключающий генератор 7 П-образных импульсов к стабилизатору 9 тока, и переключатели 12 и 14, замыкающие цепь обратной связи, не замкнуты. Поместив термодатчик 2 и термодатчик 4 в заданную точку исследуемого сверхзвукового или трансэвукового изотермического стационарного в среднем по времени потока газа, задают с помощью регулируемого стабилизатора 9 тока моста малый ток через термодатчик 2, кбторый практически не нагревает чувствительный элемент термодатчкка относительно температуры потока. Сбалансировав мост 3 по гальванометру 15, с помощью регулируемого плеча измерительного моста 3, служащего для 4 измерения электрического сопротивления термодатчика 2, определяется средняя температура торможения потока. Для измерения средних скоростей и флуктуаций массового расхода термодатчик 2 необходимо перегреть относительно средней температуры потока, поэтому после настройки на малом токе измерительный мост 3 искусственно раэбалансируют уже с помощью плеча, служащего для 4 установки фиксированных перегревов термодатчика 2. После этого баланс восстанавливается нагревом термодатчика 2 путем увеличения тока через измерительный мост 3 с помощью регулируемого стабилизатора тока моста, а затем замыкают контур отрицательной обратной связи переключателями 12 и 14. С помощью 10 интегрирующего усилителя 13 и регулируемого стабилизатора 9 тока моста автоматически поддерживают средний по времени баланс напряжения .в диагонали измерительного моста 3, не воздействуя при этом на тепловую инерцию термодатчика 2 .и не изменяя полосы воспроизведения частот компенсирующего усилителя 10, за счет выбора верхней границы частотной ха20 рактеристики интегрирующего усилителя 13, при замкнутом контуре отрицательной обратной связи, мень.ше частоты, .при которой усиление на нижнем спаде частотной харак25 теристики усилителя 10 по напряжению составляет 0,707. Аналогично. установив через термодатчик 4 малый ток, с помощью стабилизатора 6 тока, балансируют мост 5 по гальванометру-18, с по- мощью регулируемого плеча измерительноro моста 5, служащего для измерения электрического сопротивления термодатчика 4, определяют 35 среднюю температуру торможения потока газа. Флуктуации температуры торможения и .соответственно флуктуации скорости (массового расхода) могут 40 быть измерены на выходах 21 и 22 фильтров I7 и .11 при соответствующей установке компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя 16 и компенсирующего усили.теля t0. Настройка компенсирующего усилителя 10 производится автоматически непосредственно с помощью выходного напряжения блока ?О автоматической 56 настройки постоянной времени в зависимости от двух параметров: скорости потока таза и выбранного перегрева термодатчика 2, а настройка компенсирующего усилителя 16 производится также с помощью напряжения блока 20 автоматической настройки постоянной времени, но через согласующий блок 19 в эависимос1155949 Составитель Ю. Мручко Редактор Ю. Ковач Техред Т.Дубинчак. Корректор И. Эрлейи Заказ 3133/40 Тираж 897 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4 /5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ти только от скорости потока газа. Таким образом, для правильной настройки компенсирующего усилителя 10 необходимо, чтобы выходное напряжение „,, блока 20 автоматической настройки постоянной времени было пропорционально постоянной времени >1 нагретого термодатчика 2, т.е. R, ="1 (а„+Ь„а К „ в где К„„- электрическое сопротивление холодного термодатчика 2; — скорость потока газа в измерительном объеме, - коэффициент пропорциональности, A1,81 — тарировочные константы термодатчика 2. С другой стороны, для оптималь- . ной настройки компенсирующего усилителя 16 необходимо, чтобы выходное напряжение 1цц„ согласующего блока 19 было пропорционально постоянной времени М не нагретого термодатчика 4, т.е. 1 вы» М - 1» »» Отсюда, если коэффициент переда-, чи К согласующего блока 19 в общем случае будет равен (А1 Ь1КО)К 1 (A4+2г4Г)йи то компенсирующий усилитель 16 будет оптимальным образом настраиваться выходным напряжением блока 20 авто» матической настройки постоянной времени. В частном случае можно выполнить чувствительные элементы термодатчиков 2 и 4 в виде двух одинаковых проволочных элементов длиной 1= 4 и диаметром d„=d Тогда необходимый коэффициент передачи блока 19 будет 5 равен К R „ т.е. обратно пропорционален выбранному перегреву термодатчика 2. В дальнейшем при изменении либо скорости потока, либо положения термодатчиков 2 и 4 в пространстве автоматическая схема балансировки измерительного моста 3 установит необходимое значение тока, а на вы15 ходе блока 20 автоматической настройки постоянной времени установится соответствующее значение напряжения, которое настроит цепь компенсации постоянной времени компенси20 рующего усилителя 10 и через согласующий блок 19 цепь компенсации постоянной времени компенсирующего усилителя 16. Генератор 7 прямоугольных им25 пульсов, который подключается переключателем 8 к стабилизатору 9 тока, используется при настройке блока 20 автоматической настройки постоянной времени и для контрольного измерен ния постоянной времени термодатчика 2 методом П-образных импульсов. Таким образом, при измерениях пульсаций температуры отпала необходимость в измерениях постоянной времени термодатчика 2 и соответствующей настройке компенсирующего усилителя 16 в каждой точке измерительного пространства при каждом новом значении скорости потока газа, 46 которая ранее производилась вручную,. что сокращает время измерений.
