Тепловой преобразователь пульсаций скорости потока газа или жидкости

 

ТЕПЛОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ, содержащий термопару , лучистый нагреватель с оптической системой, в фокусе которой расположен спай термопары, и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с цепью по-. вышения чувствительности, последовательно с термопарой в замкнутой электрической цепи включены туннельный диод, терморезистор и регулируемый источник питания, при этом терморезистор расположен в фокусе оптической системы лучистого нагревателя , а регистрирующий прибор подклюi чен параллельно к терморезистору. (Л С 00 О1 4)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (11) (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО ДЕЛА (3OSPETEH A W ОТНРЫТИЙ (21) 3698242/24-10 (22) 09.11.83 (46) 30.07.85. Бюл. В 28 (72) В.В. Ушаков и В.А. Стороженко (71) Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени институт радиоэлектроники (53) 532.574 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 748247, кл. С 01 Р 5/12, 1978.

Патент Великобритании 9 1246620, кл. G 1 N (G 01 P 5/10), 1971. (54) (57) ТЕПЛОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА ГАЗА

ИЛИ ЖИДКОСТИ содержащий термопару, лучистый нагреватель с оптической системой, в фокусе которой расположен спай термопары, и регистрирующий прибор, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью по-, вышения чувствительности, последова" тельно с термопарой в замкнутой электрической цепи включены туннельный диод, терморезистор и регулируемый источник питания, при этом терморезистор расположен в фокусе оптической системы лучистого нагревателя, а регистрирующий прибор подключен параллельно к терморезистору.

1170354 томер.

Преобразователь работает следую щим образом.

Сфокусированное оптической системой излучение лучистого нагревателя 5 прогревает термопару 1 и термореэистор 3, что вызывает появление ЭДС E. в термопаре 1 и уменьшение сопротивления терморезистора 3.

При включении источника 4 питания ЭДС Я на туннельном диоде 2 о появляется напряжение

K+ Е,— IR где I — сила тока и цепи.

В соотношении (1) все величины, за исключением f зависят от скорости газа. Кроме того, напряжение

U и сила тока I удовлетворяют также

ВАХ туннельного диода. Реальная

ВАХ, показанная на фиг. 2, обусловлена собственной индуктивностью и емкостью элементов цепи, в которой включен туннельный диод. Характеристика имеет ту особенность, что при критическом напряжении на туннельИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения характеристик турбулентности газожидкостных потоков. 5

Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя.

На фиг. 1.изображен преобразователь, на фиг, 2 — вольт-амперная характеристика (ВАХ) туннельного диода, поясняющая принцип действия преобразователя.

Преобразователь состоит из термопары (термобатареи) 1, туннельного 15 диода 2, терморезистора 3, изготовленного, например, из полупроводникового материала с высоким температурным коэффициентом сопротивления, и низкоомного, регулируемого 20 источника 4 питания. Терморезистор расположен под термопарой так, ч бы излучение лучистого нагревате ля 5, сфокусированное оптической системой (не обозначена) прогревало не только термопару i, но и терморезистор,3. К терморезистору 3 подключен регистрирующий прибор 6, в качестве которого может быть использован осциллограф или часто- 30 ном диоде (100 мВ) сила тока изменяется скачкообразно, но в промежутке U „- U „ — незначительно.

Положение рабочей точки туннельного диода на ВАХ зависит от величин Е

Я, R Пусть ЭДС fo такова, что рабочая точка 0 соответствует средней скорости газового потока, обдувающего термопару 1 и терморезистор 3. При положительной пульсации скорости температура термопары 1 и терморезистора 3 уменьшается, при этом ЭДС термопары уменьшается, а сопротивление терморезистора 3 увеличивается; напряжение на туннельном диоде 2, как следует из (1), уменьшается и рабочая точка смещается по ВАХ влево. Если пульсация достаточно велика, то напряжение достигает Ук „ и в цепи появляется импульс тока, который регистрируется прибором 6 ° Частота регистрируемых пульсаций тем выше, чем ближе напряжение средней рабочей точки 0 к U . Последнее объясняется тем, . что в газовом потоке возможны пульсации различных масштабов, при этом преобразователь регистрирует интегральную частоту пульсаций, амплитуда которых больше или равна U -0„ „

Пульсации напряжения йЧ соответствует пульсация скорости hV = *дЧ, где ol — тарировочный коэффициент преобразователя, Интегральный спектр пульсаций газа устанавливается путем задания дискретного ряда значений напряжения U,...,У„ и измерения соответствующих им частот, регистрируемых прибором 6. Для получения истинного спектра пульсаций скорости интегральный спектр дифференцируется по скорости.

Особенностью туннельного диода 2 является то, что он в комбинации с термопарой 1 терморезистором 3 выполняет роль термочувствительного элемента. Последнее объясняется тем, что изменение скорости газа на аЧ вызывает сдвиг его рабочей точки на величину д0. Как следует из (1), Ж = d + IbR. В.известном устройстве изменение напряжения на термочувствительном элементе (термопаре) составляет 3U = ЛЕ.

Следовательно, в предлагаемом устройстве достигается большая чувствительность, чем в известном.

1170354

El@

Рие. Р

Составитель Ю. Власов

Редактор H. Рыбченко Техред М.Кузьма

Корректор М. Максимишинец

Подписное

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

:Заказ 4699/41 Тирам 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

f13035, Иосква,. Ж-35, Раушская наб., д.4/5