Устройство для измерения скорости газожидкостного потока
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей различных потоков жидкостей и газов. Целью изобретения является расширение рабочего диапазона измерений. В исследуемой области потока располагают диэлектрическую подложку 1, в которой сделано прямоугольное окно. Вдоль большей стороны окна прикреплен основной чувствительный элемент 2 из нитевидного кристалла полупроводника. Непосредственно на диэлектрической подложке 1 закреплен параллельно основному дополнительный чувствительный элемент 3 из того же материала. При малых скоростях потока работает чувствительный элемент 3 в режиме термоанемометра. При больших скоростях потока - чувствительный элемент 2 в режиме тензоэлемента. В устройстве предусмотрена взаимная температурная компенсация чувствительных элементов. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
К11 !:ОП11! VTIX
С.О11ИС С1И«И И < КИХ
Гч! сlvl,Г1ИК (ч) G 01 P 5/12, 5/00
Г«С.УДЛГО1И II! Ibllil КО ЛИTF T
f10 ИЗО Гf Tf НИЯМ И ()TKI hlfVlfIM
111 и гкнт осог с-, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4471795/10 (22) 10.08.88 (46) 30.08.91, Бюл. М 32 (71) Воронежский политехнический институт (72) А. И. Дрожжин и А. П. Ермаков (53) 532.574(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 546821, кл. G 01 P 5/12, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ГАЗОЖИДКОСТНОГО ПОТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей различных потоков жидкостей и газов. Целью изобретения является расширение рабочего диапазона из„„ЬЦ„„1673986 А1 мерений. В исследуемой области потока располагают диэлектрическую подложку 1, в которой выполнено прямоугольное окно.
Вдоль большей стороны окна прикреплен основной чувствительный элемент 2 из нитевидного кристалла полупроводника. Непосредственно на диэлектрической подложке 1 закреплен параллельно основному дополнительный чувствительный элемент 3 из того же материала. При малых скоростях потока работает чувствительный элемент 3 в режиме термоанемометра. при больших скоростях потока — чувствительный элемент 2 в режиме тензоэлемента. В устройстве предусмотрена взаимная температурная компенсация чувствительных элементов. 2 з. и. ф-лы, 6 ил.
1673986
15
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей движения неустановившихся, пульсирующих и стационарных газовых или жидкостных потоков, Цель изобретения — расширение рабочего диапазона измерений.
На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2-6 — диаграммы, поясняющие его работу.
Устройство для измерения скоростей газожидкостного потока (фиг. 1) содержит корпус 1, изготовленный иэ диэлектрика и являющийся несущей конструкцией. В корпусе имеется окно прямоугольной формы. К корпусу 1 жестко прикреплены основной 2 и дополнительный 3 чувствительные элементы иэ нитевидных кристаллов (НК) полупроводника. Элементы 2 и 3 прикреплены клеем 4 и имеют электрические контакты
5 — 6 и 7 — 8 соответственно. Основной чувствительный элемент 2 прикреплен посередине окна к корпусу 1 своими нерабочими концами длиной I, определяемой иэ условия
Ii kd, где d — диаметр Н К у его соответствующего конца (фиг. 2); k — коэффициент, равный 20 и определяемый экспериментально, и расположен над окном в корпусе 1, как показано на фиг. 1.
Основной и дополнительный чувствительные элементы могут быть изготовлены иэ микропроволок микрокристаллов полупроводников типа р51<Н!>, nSI <100> или
nGe
Устройство работает следующим образом, Основной 2 и дополнительный 3 чувствительные элементы электрическими выводами 5 — 6 и 7-8 соответственно включаются в электрическую цепь измерительного моста, в его смежные плечи (на фиг, 1 не показаны), Корпус 1 с наклеенными основным 2 и дополнительным 3 чувствительными элементами помещается в поток и ориентируется так, чтобы ось роста НК была перпендикулярна вектору скорости газового потока. Это соответствует максимальной чувствительности основного чувствительного элемента 2 как в режиме термоанемометра, так и в режиме тенэорезистора (фиг. 4).
В режиме термоанемометра основной чувствительный элемент 2 разогревается выше температуры спокойной окружающей еды. В потоке, движущемся со скоростью, основной чувствительный элемент 2 охлаждается и сопротивление его уменьшаегся пропорционально скорости газового потока. По изменению электросопротивления основного чувствительного элемента
55 определяется скорость потока в области ее малых величин. Для компенсации изменений скорости потока, обусловленных иэмеHeHèåì температуры газового потока, используется дополнительный чувствительный элемент 3, В предлагаемом устройстве предусмотрена температурная компенсация как температурных изменений самого потока, так и тензореэистивного эффекта, обусловленного расширением корпуса 1 и самих чувствительных элементов — основного 2 и дополнительного 3.
По мере увеличения скорости потока чувствительность термоанемометра уменьшается настолько, что при некоторых скоростях становится нецелесообразным его использование, Поэтому для измерения средних и больших скоростей газового или жидкостного потока используются тензосвойства основного чувствительного элемента 2. В потоке, как показано на фиг. 3, основной чувствительный элемент прогибается, увеличивает свою длину и получает деформацию е, являющуюся функцией скорости потока(VJ. При этом сопротивление Rp его возрастает на величину hP, определяемую по формуле hR=RpKt. (I i7I), где К вЂ” коэффициент тенэочувствительности основного чувствительного элемента; е(IVI)— его деформация в потоке; Rp — сопротивление в спокойной среде. Основной чувствительный элемент оказывается термокомпенсированным не только в режиме термоанемометра, но также и в режиме тензорезистора с помощью того же дополнительного чувствительного элемента 3. включенного в смежное плечо измерительного моста, При необходимости в отдельных случаях устройство можно использовать для измерения средних скоростей газового потока в режиме термоанемометра, Для этого в качестве измерительного чувствительного элемента используется дополнительный чувствительный элемент 3, поставленный в режим самораэогрева выше температуры спокойной окружающей среды, При этом чувствительный элемент 2 выполняет функцию компенсирующего.
Основные результаты исследования характеристик устройства приведены на фиг.
4-6.
Сигнал на выходе измерительной мостовой схемы при прочих равных условиях наибольший, когда между вектором скорости потока и длинной осью
-1Il> основного чувствительного элемента 2 угол а составляет 90, и наименьший, ко да rs =- О, 180" (фиг. 4).
1673986
Ь/
Заттисимость чувствительности от угла
r. ì0æpò быть также использгтванэ для определе><ия направления скпрог.ти потока, т.е для измерения вектора скорости, а не тольК0 его численного значения. На фиг 4 приняты следующие обозначения: Up напряжение на выходе измерительной мостовой схемы при ч= 0; U напряжение на выходе измерительной мостовой схемы при гт 0"
Ти rIH«
ИЗВГСIHMX тЕРЛ<ОаНЕЛ 0МЕт, от. На ЛИНЕЙнем участке зэвигимпсiи !(
nlix с.орог.той потока от 0 до 5. 10 м/с)
<упствительность термоэнемометрэ наи3 болье<эч и неизменная. Онэ равна-2,5.10
Вс/м при рабочем токе. 5.10 И и возрэстаз ет более чем на порядок (до - 4 7 10 Вс/м)
2 при рабочем токе" 16,10 A Это обуслов<
10но более высоким зна<ением TKC в области температур собственнои проводимости ..<плупроводника. С увеличен <ем скорости
ЗГ)ЗДУi <Н < O Г<ГттОКЭ «.P< ттйтРЛЬНО< . ГЬ !IPI1 б l1< ум<.ньшэ,": гс -..3... з, номернсг г р "в"" - ся ""- "б<"" - ""-ко- i<;il, """ "" рэбо
<.1,< ток«, I,O,л < «личс;<и,1 р.<боче;о линейная область зависимости т<(т<) рэсши ряется и высокая чувствительность терл<од и р м О м р. т р д c o x р э lf
5 Формула изобретения
1. Устройство для измерения скорости гэзожидкостно<0 потока, содержащее двэ параллельно расположенных чувствительных элемента на основе нитевидных кри10 стэллов полупроводников, токовые выводы которых закреплены на корпусе, о т л и ч эю щ е е с я тем, что, с целью расширения рабоче о диапазона измерений, чувствительные элементы расположены на диэлек15 трическои подложке с окном, при этом первый чувствительный элемент закреплен поперек окна подложки своими нерабочими концами длиной I Kd, где K= 20; d — диаметр нитевидного кристалла. а второй жестко зэ20 кр<.плеH п0 всpè дли«p. подложки.
2. Устроиство по и. 1, о т л и ч а ю ще ес я тем, что окно в диэлектрической подложке выполípно пряMoутольHой формы, а первый чувствительный элемент расположен
25 посеоедине окт<а тэк что ось роста нитевидного кристалла расположена вдоль широкой стороны прямоугол,Holo окна.
3 Устрпйгтвопопп 1и2,отличаю е«ь< «11 .. видных крист::л в по lупроеодт<иков типа р5! !и. или г<. <
< 00 и л 1 n "з .е
1673986 бО
U,B
О,/2
0,0Ф
/РО
Фиг. 4
1673986
Е, i©o
010
Составитель Ю. Власов
Техред М.Моргентал Корректор Q. Ципле
Редактор А. Огар
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 2916 Тираж 329 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5
