Термоанемометрический преобразователь

 

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5() 4 G 01 D 5/12

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 638896 (21) 3718508/24-10 (22) 29.03.84 (46) 15.01.86. Бюл.¹ 2 (71) Уфимский филиал Московского технологического института (72) А,Ф.Романченко (53) 532.574(088.8) (56) Попов В.С.Металлические подогревные сопротивления в электроизмерительной технике и автоматике.

М.: Наука, 1964, с.18.

Авторское свидетельство СССР № 638896, кл. G 01 P 5/12, 1978. (54) (57) ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ по авт. св. № 638896, отличающийся тем, что, с целью расширения информационных возможностей за счет одновременного измерения скорости и температуры потока, в него введены два преобразователя длительности, три масштабных усилителя и блок вычитания, при этом входы преобразователей длительности подключены к выходу диодной схемы, выход одного из преобразователей длительности через два последовательно соединенных масштабных усилителя соединен с входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя длительности, а выход — с входом третьего масштабного усилителя.

1204932

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь. зовано например при одновременном измерении скорости движения газовой среды и ее температуты в аэрогидродинамике.

Цель изобретения — расширение информативных возможностей термоанемометрического преобразователя путем одновременного измерения скорости и температуры потока.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема термоанемометрического преобразователя; на фиг. 2 — диаг-, рамма изменения температуры термочувствительного элемента во времени.

Термоанемометрический преобразователь состоит из мостовой схемы, плечи которой образованы источниками питания 1 и 2, другие плечи составлены из термочувствительного элемента 3, сопротивления 4, ключа

5, сопротивлений 6 и 7, а также ключа 8. В устройство также входят ограничитель 9, диодная схема 10, преобразователи длительности временного интервала в напряжение 11 и 12„ масштабные усилители 13 и 14, вычитающее устройство 15, масштабный усилитель 16. Выход масштабного усилителя 13 является выходом устройства по скорости потока, а выход масштабного усилителя 16 — по температуре потока.

Термоанемометрический преобразователь работает следующим образом.

При подключении в плечи мостовой схемы, относительно точки 011 одинаковых источников питания 1(Е ) и 2(Е ) последовательно ключи 5 и 8 в началь- ный момент замкнуты и закорачивают сопротивления 4 и 7. Параметры элементов схемы (величины сопротивления

6, источники питания Е„и Е ) выбраны таким образом, чтобы мостовая схема оказалась сбалансированной Щ =О) при разогреве термочувствительного элемента термоанемометрического датчика 3 до температуры Т, определяющей его электрическое сопротив ление.

В момент включения термочувсгвительный элемент не разогрет и с мостовой схемы на вход ограничителя

9 снимается сигнал разбаланса U

Под действием электрического тока

1 термочувствительный элемент разогревается и его температура Т (фиг.2) изменяется,.Изменение температуры Т вызывает соответствующее изменение электрического сопротивления термочувствительного элемента 3, приводя к изменению сигнала разбаланса мостовой схемы до тех пор,пока сигнал разбаланса не станет равен нулю Б =0) .При изменении знака сигнала разбаланса мостовой схемы на входе ограничителя 9 знак выходного сигнала . ограничителя также меняется на противоположный, что обуславливает нулевой выходной сигнал диодной схемы 10.

Так как выход диодной схемы 10 соединен с управляющими цепями ключей 5 и 8, то сигнал с управляющих цепей ключей снимается и ключи размыкаются, подключая в плечи мостовой схемы дополнительные сопротивления

4 и 7. Это приводит к уменьшению тока через термочувствительный элемент 3 до минимума и разбалансу мостовой схемы П,, противоположному по знаку.

Термочувствительный элемент 3 в связи с уменьшением протекающего через него тока до минимума начинает остывать с температуры T (Ôèã.2) изменяя свое электрическое сопротивление. Мостовая схема при подключении, в плечи мостовой схемы сопротивлений 4 и 7 балансируется (П =О) при температуре Т, термочувствительного элемента, причем

Т > Т,.

При достижении температурой термочувствительного элемента значения

Т, на выходе ограничителя снова появляется сигнал положительной полярности, который через диодную схему поступает в цепь управления ключей

5 и 8. Ключи замыкаются, шунтируя сопротивления 4 и 7. Это вызывает появление на выходе мостовой схемы сигнала разбаланса Б,, после чего цикл разогрева термочувствительного элемента от температуры Т, до температуры Т повторяется.

Изменение скорости U o6pyaa термочувствительного элемента и температуры Т окружающей среды приводит к изменению скорости разогрева и остывания термочувствительного элемента между уровнями температур

Т и Т, а следовательно и к измене.-, нию длительности D импульса измене-, 1204932

Т „= К тчт, ту

"cp

ВНИИПИ Заказ 8515/40 Тираж 702 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния температур Т и составляющих и t этой длительности, так KGk

D t1+ t2.

При выполнения условия

dt( атс 1 Тст ср длительность импульса D не зависит от изменений температуры среды Т, ср а определяется только изменениями скорости обдува Ч термочувствительного элемента, поскольку при изменении температуры 4Т изменения

,-(,И „1 Т., at, (д,(Т, 1 1с будут одинаковы по величине и противоположны по знаку,что приведет к их взаимной компенсации.

Преобразователь длительности 11 осуществляет преобразование временного интервала D в соответствующий электрический сигнал, проходящий через масштабный усилитель 13 с коэффициентом передачи К,, определяющимся из соотношения:

V=K D.

Коэффициент передачи масштабного усилителя 14 равен значению К, которое определяется из соотношения:

=К V.

1 2

Причем в данном случае находится такое значение временного интервала каким оно было бы, если бы на него не влияло изменение температуры окружающей среды Т,, учитывая, что значение скорости V обдува определено по временному интервалу D, значение которого не зависит от изменений окружающей температуры, т.е. при определении V отсутствует температурная погрешность.

Преобразователь интервалов 12 преобразует временной интервал в соответствующий электрический сигнал, который подается на второй

1О вход вычитающего устройства 15.

На выходе вычитающего устройства имеется разность реального значения

t u его значения t, без влияния

1 температуры окружающей среды,т.е.

15 6t, Разность ас, определяется только температурой окружающей среды, и следовательно, на выходе масштабного усилителя 1О с коэфффиентом

20 передачи К,, где будет присутствовать сигнал, про.порциональный температуре Т окру25 жающей среды.

Таким образом, за один цикл измерений (один импульс изменения температуры Т термочувствительного элемента) на выходе масштабного

30 усилителя 13 присутствует сигнал, пропорциональный скорости обдува термочувствительного элемента, а на выходе масштабного усилителя 16 сигнал пропорциональный температуре окружающей термочувствительный элемент среды Т со .