Устройство для измерения параметров газовых потоков

 

Изобретение относится к измерительной технике и исключает погрешности измерений температуры и скорости газовых потоков, обусловленных периодическими вспышками пульсаций давления, электромагнитных помех и температур в широких диапазонах тем- ; ператур и скоростей. Устройство содержит термоанемометр 1 постоянной температуры с датчиком 2, умножитель 3, управляемый источник тока и измерительный преобразователь температуры 5 с датчиком 6, четыре аналоговых ключа 10-13, два блока усреднения (7 и 14), каждый из которых содержит фильтр нижних частот и устройство выборки-хранения , согласующее устройство 17, инвертор 18, RS-триггер 24, измерительный преобразователь давления 19, фильтр нижних частот 20, компаратор 21, одновибратор 22, источник пороговых напряжений 23, регистратор 25. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕаЪБЛИК

l ф ф"

t i)

И1Д1 ., ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4246421/24-10 (22) 18.05.87 (46) 15,11,88. Бюл, У 42 (?1) Донецкий государственный университет (72) П.И,Савостенко и В.С,Казанцев (53) 536.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 618655, кл. G 01 K 13/02, 1978.

Авторское свидетельство СССР

l1 905865, кл G 01 Р 5/12, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У -1140044, кл, G 01 К 13/02, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и исключает погрешности измерений температуры и скорости газовых потоков, обусловленных

„„SU„, 1437694 А1. (51)4 О 01 К 13/02, G 01 Р 5/12,"

0l 1 9/06 периодическими вспышками пульсаций давления, электромагнитных помех и температур в широких диапазонах темI t ператур и скоростей, Устройство содержит термоанемометр 1 постоянной температуры с датчиком 2, умножитель

3, управляемый источник тока и измерительный преобразователь температуры 5 с датчиком 6, четыре аналоговых ключа 10-13, два блока усреднения (7 и 14), каждый из которых содержит фильтр нижних частот и устройство выборки-хранения, согласующее устройство 17, инвертор 18, RS-триггер 24, измерительный преобразователь давления 19, фильтр нижних частот 20, ком- ф паратор 21, одновибратор 22, источник пороговых напряжений 23, регистратор

25. 1 ил.

С:

1437694

5О

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения быстроменяющихся температуры, скорости и давления газовых

5 потоков, Целью изобретения является повышение точности измерения температуры и скорости неиэотермических и неизобарических потоков газа.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, Устройство содержит термоанемометр постоянной температуры (ТАПТ)> в мостовую схему которого включен резистивный датчик 2, умножитель 3, уг.-:— равляемый источник 4 тока, измерительный преобразователь 5 температуры с реэистивным датчиком 6, первый блок 7 усреднения с фильтром 8 нижних 20 частот (ФНЧ) и устройством 9 выборкихранения (УВХ.), четыре аналоговых ключа 10-13, второй блок 14 усреднения с

ФНЧ 15 и УВХ 16, согласующее устройство 17,. последовательно соединенное с 25 инвертором 18, чзмерительный преобразователь 19 давления (ИПД), соединенный через ФНЧ 20 и комцаратор 21 с одновибратором. 22, источник 23 пороговых напряжений,, подключенный к опор- 30 ным входам компаратора 21, RS-триггер

24 и регистратор 25, к первому и второму входам которого подключены соответственно выходы ключей 10 и 1I 12 и 13, а к третьему — выход ИПД 19.

Информационные входы ключей 10—

13 соединены соответственно с выходом

ТАПТ 1 непосредственно и через первый блок 7 усреднения, а с выходом преобразователя 5 — непосредственно и через40 второй блок 14 усреднения. Управляющие входы ключей 10 — 13 подключены соответственно к инверсному и прямому выхоцам КЯ-триггера 24 и выходам инвертора !8 и согласующего устройства

17, одновременно соединенного с Я-*входом триггера 24 Р.-вход которого соединен с вьпьодом одновибратора 22, К выходам ТАПТ 1 и преобразователя 5 подключен своимк входами умножитель

3, выход которого соединен через управляемый источник 4 тока с одним из узлов измерительной диагонали мостовой схемы ТЛЛТ 1, Устройство работает следующим об-. разом, На вход согласующего устройства 17 подают синхронизирующую последователь. ность импульсов с ген раторного оборудования исследуемого объекта периодического действия, например импульсного лазера, ударной аэродинамической трубы и т,п,, которая преобразуется им в периодическую последовательность положительных управляющих импульсов напряжения (U ). Резистивные датчики 2 и 6 выбирают идентичными по своим физическим свойствам и конструкции, чтобы гарантировались одинаковые динамические свойства, а размеры всех трех датчиков, включая и датчик ИЦД 19, обеспечивали локальность измерений. Сигналы температуры

U и скорости U > (U — электрическое напряжение," v и О - скорость и температура потока газа соответственно) с блоков I и 5 одновременно поступают на информационные входы ключей

10 и 12,блоков 7 и. 14 усреднения, а также умножителя 3, который совместно с управляемым источником 4 тока создает на резисторе 26 мостовой схемы ТАПТ 1 падение напряжения, пропорциональное произведению 8 v, Это компенсирует зависящую от температуры часть изменения напряжения на реэистивном датчике 2, которое аддитивно по отношению к температуре и скорости газового потока, и тем самым обеспечивает инвариантность сигнала П„ ТАПТ 1 по отношению к вариа- циям температуры потока относительно начальной температуры, при которой производилась градуировка ТАПТ 1, По приходу переднего фронта положительного i-ro импульса последовательности (U„ ñ выхода согласующего устройства 17 через инвертор 18 выключается ключ 12, т,е, на регистратор

25 не проходит напряжение U с выхо8 да преобразователя 5, и одновременно включается ключ 13, При этом сглаженный ФНЧ 15 сигнал О 8 f(8) запоминается в УВХ 16. Таким образом, в течение длительности i-го импульса в регистраторе 25 фиксируется значение усредненной температуры 8 потока газа к моменту прихода i-го импульса из fU ). По окончании i"ãî импульса ключ 13 закрывается, а ключ 12 открывается сигналом с выхода инвертора 18 и в течение времени до прихода I+1-ro импульса на вход регистратора 25 проходит неискаженный помехами сигнал U<. Если вспьппки электромагнитных помех отсутствуют, легко предусмотреть прохождение сигнала Ug з

1437694

U происходит в течение разных по длительности промежутков времени, так . как момент выработки сигнала U 1 случаен и зависит от степени возмущения потока rasa эа каждый импульс из $U„)

Сигнал давления Up проходит на регистратор 25 с выхода ИПД 19 непосредственно, Таким образом, предлагаемое устрой24 не перебросится импульсом по R-вхо лярные транзисторные микросборки. ФНЧ ду, Такой импульс вырабатывается из и УВХ могут быть выполнены на операсглаженного ФНЧ 20 сигнала давления ционных усилителях. Согласующее устU< ) вухпороговым компаратором 21 в ройство реализуется на резистивном соответствии с выражением 30 делителе напряжения и компараторе, 0 и ц и и

1»,Unopen i Uq Unop Источник пороговых напряжений строится по схеме прецизионного источника напряжения с выходным делителем, где U — выходное напряжение компаРегистратор представляет собой, наратора 21; ! пример, магнитограф типа НО-62 и т,п, 11 пор 1 . у Unary z пороговые напряжениясрабатывания компаратора, которые задаются из соображеФормула из обре тения ний требуемой точности учета Устройство для измерения параметвлияния давления на сигнал ров газовых потоков, содержащее измеТАПТ ), рительный преобразователь скорости— и одновибратором 22, который при Б термоанемометр постоянной температу1 вырабатывает короткий импульс пос-,ры с резистивным датчиком, включентоянной длительности, примерно такой ным в мостовую схему, измерительный

I же, что и длительность импульсов в преобразователь температуры в напря(U 3 . В результате гарантируются од- .жение с резистивным датчиком, управ45 новременное появление единичных потек- ляемый источник тока, выход которого циалов на входах RS-триггера 24 и его соединен с одним из узлов измерительправильная работа. Как только RS-триг- ной диагонали мостовой схемы термогер. 24 перебросится укаэанным импуль- анемометра, à его вход подключен к сом, ключи 10 и 11 изменяют свое сос- выходу умножителя, два входа которотояние и на регистратор 25 проходит го раздельно подключены к выходам изнеискаженный пульсациями давления и мерительных преобразователей скоросэлектромагнитными помехами сигнал U ти и температуры, и регистратор, о тf(v) до момента прихода х+1-ro им- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с пульса из последовательности (U r è 55 целью повышения точности измерения далее все повторяется. Таким образом, температуры и скорости газовых потов отличие от температурного сигнала ков, в него введены четыре аналогоU регистрация скоростного сигнала вых ключа, два блока усреднения, кажна регистратор 25 непосредственно с выхода преобразователя 5, Регистрация скоростного сигнала

U<. происходит несколько иначе, так как высокоинтенсивные пульсации дав5 ления, которые возникают в моменты появления импульсов (Uz)v искажают сигнал ТАПТ 1, существуют значительно дольше электромагнитных помех, По- 10 этому управление ключами 10 и 11 в скоростном канале, аналогичными ключам 12 и 13 температурного канала, происходит с помощью RS-триггера 24, По переднему фронту i-го импульса с выхода согласующего устройства 17 RSтриггер 24 перебрасывается в единичное состояние и напряжением с прямого выхода открывает ключ 11, а с инверсного выхода закрывает ключ 10, Прй этом сигнал U, сглаженный ФНЧ 8, запоминается в УВХ 9 аналогично Оа, но ключ ll не закрывается по заднему фронту i-ro импульса, а остается открытым до тех пор, пока RS"òðèããåð 25 ство позволяет проводить одновременное измерение параметров газового потока в режиме реального времени при наличии интенсивных периодических вспышек пульсаций давления, температуры и электромагнитных помех. При этом точность измерений температуры и скорости повышается на 40-607 и более.

Все узлы устройства сравнительно просто реализуются на современной элементной базе. Так, ИПД 19 может быть построен на базе пьезоэлектрического датчика типа ЛХ-610. В качестве ключей могут использоваться бипоСоставитель В,Голубев

Техред А. Крс1вчук КоppекTop ЛоПилипенкО

Редактор А.Лежнина

Заказ 5881/40 й-:;раж 607 Подписное

ВНШПЯ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

333О35, Москва, Ж-35, Раутпская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 14376 дый из которых включает в себя посл довательио включенные фильтр нижних частот и устройство выборки-хранения„ последовательно включенные согласую5 щее устройство и инвертор, последовательно включенные измерительный IIpB"

Образователь давления, фильтр нижних частот» компаратор и одновибратор, источник IIopoJ"Овых налряженийр пОдклю !

Ченный к опорным входам компаратора, и КЯ-триггер, R"âõîä которого соедиНен с выходом одновибратора„ а его

Б-вход - c выходом согласующего устройства, причем первый вход регистра-,6 тора подктпочен к выходам первого и второго ключей, второй вход регистраTopB — к выходам третьего и четверто-. го ключей, третий вход рехистратора

Подключен непосредственно к выходу

94 6 измерительного преобразователя давления, информационные входы первого и третьего ключей соединены с выходами измерительных преобразователей скорости и температуры соответственно, информационный вход второго ключа соединен с выходом измерительногo преобразователя скорости через один из блоков усреднения, второй из которых включен между выходом измерительного преобразователя температуры и информационным входом четвертого ключа, управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с инверсным и прямым выходами К$"триггера, управляющий вход третьего.ключа соединен с выходом инвертора, а управляющий вход четвертого ключа— с выходом согласующего устройства„