Устройство для измерения мгновенных значений пульсирующих температур потоков

 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для изменения быстроменяющейся температуры потока газа или жидкости. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измеряемых температур. Напряжение на помещенном в исследуемый поток проволочном терморезисторе 1, один вывод которого подключен к общей шине устройства, а второй соединен с источником постоянного тока 3, пропорционально низкочастотной составляющей изменения температуры потока. Это напряжение через усилитель 4 подается на первую из вершин диагонали питания измерительного моста 6. Второй размещенный в потоке проволочный терморезистор 2 включен в плечо моста 6. Одна из вершин измерительной диагонали моста 6 соединена с первым входом дифференциального усилителя 12, второй вход которого связан с выходом сумматора 10. Другая вершина измерительной диагонали моста 6 связана с первым входом сумматора 10, второй вход которого подсоединен через переменный резистор 9 к первой вершине диагонали питания моста 6. Выход усилителя 12 подключен к регистратору 14 и второй вершине диагонали питания моста 6. Ток через проволочный терморезистор 2 обеспечивает небольшой перегрев его относительно температуры потока. За счет обратной связи через усилитель 12 по цепи питания моста 6 величина перегрева поддерживается постоянной. При этом сигнал в цепи обратной связи пропорционален высокочастотной составляющей изменения температуры потока за счет малой инерционности такой схемы преобразования. В сумматоре 10 потенциал с проволочного терморезистора 1 накладывается на сигнал разбалланса моста 6. На выходе усилителя 12 формируется сигнал, пропорциональный сумме высокои низкочастотных составляющих изменения температуры, отражающий мгновенное значение текущей температуры потока. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК (!9) (И) А1 (5D 4 С 01 К 7 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4255499/24-10 (22) 02. 06. 87 (46) 15.08,89. Бюл. Р 30 (71) Казанский авиационный институт им. А.Н. Туполева (72) А.А. Бормусов и А. П. Козлов (53) 536.53(088.8) (56) Турбулентность: принципы и применения/Под ред. У. Фроста и

Г..Моулдена. М., 1980, с. 382-383.

Авторское свидетельство СССР

9 322657, кл. G 01 К 7/16, 17,04,80. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПУЛЬСИРУ!ОЩИХ TEMIIEPATYP ПОТОКОВ.(57) Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для

2 изменения быстроменяющейся температуры потока газа или жидкости. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измеряемых температур. Напряжение на помещенном в исследуемый поток проволочном терморезисторе I один вывод которого подключен к общей шине устройства, а второй соединен с источником постоянного тока 3, пропорционально низкочастотной составляющей изменения температуры потока. Это напряжение через усилитель 4 подается на первую из вершин диагонали питания измерительного моста 6. Второй размещенный в потоке проволочный терморезистор 2 включен в плечо моста 6, Одна из вершин измерительной диаго3 1500859 нали моста 6 соединена с первым входом дифференциального усилителя 12, второй вход которого связан с выходом сумматора 10. Другая вершина

5 измерительной диагонали моста 6 связана с первым входом сумматора 10, второй вход которого подсоединен через переменный резистор 9 к первой вершине диагонали питания моста 6. 10

Выход усилителя 12 подключен к регистратору 14 и второй вершине диагонали питания моста 6. Ток через проволочный терморезистор 2 обеспечивает небольшой перегрев его относи- !5 тельно температуры потока, За счет обратной связи через усилитель 12 по цепи питания моста 6 величина перегрева поддерживается постоянной.

При этом сигнал в цепи обратной связи пропорционален высокочастотной составляющей изменения температуры потока за счет малой инерционности такой схемы преобразования. В сумматоре 10 потенциал с проволочного терморезистора 1 накладывается на сигнал разбалланса моста 6. На выходе усилителя 12 формируется сигнал, пропорциональный сумме высоко- и низкочастотных составляющих изменения температуры, отражающий мгновенное значение текущей температуры потока.

2 ил.

11з обретение относится к термометрии и может быть использовано для из- 25 мерения быстроменяющейся температуры потока газа или жидкости.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измеряемых температур. 30

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2диаграмма его работы.

Устройство содержит проводники 1 и 2, представляющие собой тонкопроволочные термосопротивления. Проводник 1 соединен с источником постоянного тока 3 и с усилителем 4, коэффициент усиления которого регулируется с помощью переменного резистора 40

5. Проводник 2 включен в одну из ветвей измерительного моста 6, В другой ветви измерительного моста находится магазин сопротивлений 7. Выход усилителя 4 соединен через переклю- 45 чатель 8 с одной из вершин диагонали питания измерительного моста 6 и через регулируемый резистор 9 с одним из входов сумматора 10. Другой вход сумматора 10 соединен с одной из вер- 5 шин измерительной диагонали ll моста

6. Другая вершина измерительной диа-. гонали и выход сумматора 10 соединены со входами дифференциального усилителя 12. Выход дифференциального уси- 5 лителя связан второй вершиной диагонали питания 13 моста 6 и с регистратором 14. Выход усилителя 4 может быть соединен через переключатель 8 с выходом 15, который используется при градуировке устройства.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что температура потока изменяется по случайному закону (фиг. 2, линия 1),.Проводники 1 и 2, установленные друг от друга на близком расстоянии, помещают в поток.

С помощью источника постоянного тока

3 через проводник 1 пропускают постоянный малый ток, не вызывающий перегрева проводника относительно температуры потока. В этом случае изменения сопротивления проводника 1 и выходного сигнала усилителя 4 будут пропорциональны медленным (низкочастотным) изменениям температуры потока (фиг, 2, линия 2)

Проводник 2 работает в режиме постоянной температуры с небольшим перегревом относительно температуры газа. Для этого магазин сопротивлений 7 устанавливает в проводнике 2 требуемый начальный ток перегрева.

Напряжение перегрева второго проводника регулируют относительно потенциала усилителя 4, выход которого соединен через сумматор 10 с дифференциальным усилителем 12, Назначение сумматора 10 — поддерживать сигнал рассогласования моста в пределах, необходимых для эффективной компенсации с помощью дифференциального усилителя 12 в цепи обратной связи мостовой схемы б высокочастотных ко59

Устройство для измерения мгновенных значений пульсирующих температур потоков, содержащее два проволочных термореэистора, один из которых включен в плечо измерительного моста, дифференциальный усилитель, один иэ входов которого подключен к одной из вершин измерительной диагонали, а выход связан с одной из вершин диагонали питания измерительного моста и с регистратором, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измеряемых температур, в него введены источник постоянного тока, усилитель, переменный резистор и сумматор, причем, один из выводов второго про-. волочного терморезистора подключен к общей шине устройства, а второй вывод связан с источником постоянного тока и с входом усилителя, выход которого подключен к второй вершине диагонали питания измерительного моста, связанной через переменный резистор с одним из входов сумматора, вто рой вход которого подключен к второй вершине измерительной диагонали измерительного моста, а выход соединен с вторым входом дифференциального усилителя.

5 15008 лебаний температуры потока при медленном (низкочастотном) изменении температуры потока в широких пределах. Сигнал, пропорциональный низкочастотной составляющей пульсаций тем1пературы потока, проходит по всей ,измерительной схеме с первого проводI ника 1 через переменное сопротивление 9 и сумматор 10 к дифференциаль- 10 ному усилителю 12, в котором сигналы различной частоты суммируются °

На выходе дифференциального усилителя 12 формируется сигнал, пропорциональный сумме низкочастотной и вы- 15 сокочастотной составляющих пульсаций температуры потока, который регистрируется с помощью регистратора 14.

Таким образом, регистратор 14 измеряет сигнал, пропорциональный изме- 2р нению мгновенной температуры потока и полученный суммированием низкочастотной и высокочастотной составляющих, Резисторы 5 и 8 необходимы для согласования работы проводников 1 и 2 25 и используются при градуировке устройства по температуре.

Градуировку и настройку устройства обычно производят перед началом измерений. Пусть, например, предвари- ч0 тельно известно что температура измеряемого потока изменяется приблизительно в диапазоне 300-360 К. При градуировке и настройке производят следующие операции. Помещают проводники 1 и 2 (фиг. 1) в термостат, и устанавливают в нем известную температуру. Устанавливают переключатель 8 в нижнее положение. Источником тока

3 устанавливают малый ток в проводни- 4р ке 1 (например, для проводника из вольфрамовой проволоки диаметром

5 мкм устанавливают ток 1 мА), С по мощью. магазина сопротивлений 7 уста навливают ток в проводнике 2, o6ec- 4 печивающий требуемый перегрев отйосительно температуры термостата (на пример, устанавливают ток 5 мА). Ре эистором 9 уравнивают напряжение выхода усилителя 12 с напряжением ц1 выхода усилителя 4, что контролируется по регистратору 14 и выходу 15 последовательным переключением переключателя 8, Фиксируют полученное на регистраторе 14 напряжение, например,.6 Вт. Устанавливают в термостате другую температуру, например

360 К. С помощью резистора 5 уравнивают напряжение выхода усилителя 4 с напряжением выхода усилителя 12, добиваясь таким образом одинаковой чувствительности проводников 1 и 2 по температуре. Фиксируют полученное на регистраторе 14 напряжения, например, 3 В, С использованием получен— ных данных составляют градуировочную зависимость температуры потока

Т от напряжения V на регистраторе

14:Т=420-20V. После этого устройство готово к работе, Формула изобретения!

500859

ФмлРралуурсу

Время

ФиР2

Составитель Е. Рязанцев

Редактор И. Сегляник Техред М.Ходанич Корректор С, Черни

Заказ 4854/35 Тираж 573 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по .изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101