Датчик термоанемометра для измерения скорости
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Свез Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт, свидетельства №
Заявлено ЗО.XI.1963 (№ 868215/22-3) с присоединением заявки №
Комитет II0 делам нвобретений и открытий
Сри Совете Министров
СССР
Приоритет
Опубликовано ЗО.XI.1966. Бюллетень № 24
Дата опубликования описания 9.1.1967
2.54
Автор изобретения
П. В. Чебышев
Заявитель
Всесоюзный ордена Ленина электротехнический институт имени
В. И. Ленина
ДАТЧИК ТЕРМОАНЕМОМЕТРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ
ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ
Известен датчик термоанемометра для измерения скорости газов и жидкостей, содержащий чувствительные элементы.
Описываемый датчик отличается тем, что он выполнен в виде двух скрепленных аэродинамических патрубков с разным (или одинаковым) сужением проходного сечения, по осям которых укреплены чувствительные элементы. Это обеспечивает независимость показаний скорости от температуры и линейную зависимость выходного напряжения термоанемометра от скорости потока, а также защищает от механических повреждений.
Для уменьшения влияния влажности и запыленности электропроводящий слой чувствительного элемента наносят на теплоизолирующий цилиндрический каркас с плавно заостренными концами.
На чертеже представлен описываемый датчик.
Чувствительные элементы 1 и 2 датчика представляют собой заделанные в держатели
8 наконечники из материала с большим температурным коэффициентом сопротивления, укрепленные на цилиндрических, плавно сужающихся по концам стержнях.4 из прочного электроизолирующего материала, например керамики, несущих активную часть в виде обмотки 5 или металлического пленочного покрытия с аналогичной зависимостью сопротивления от темперагуры.
Чувствительный элемент 1 имеет активную
5 часть малого сопротивления и малой длины, расположенную в средней части по длине патрубка 6, а элемент 2 — активную часть большего сопротивления и большей длины.
Благодаря такому соотношению сопротивле10 ний и теплоотводящих поверхностей оба чувствительных элемента, включенные в парал лельные плечи моста (на чертеже не показано), обтекаются различными токами и имеют различное превышение температуры над тем15 пепатурой окружающей среды.
Чувствительный элемент 1 с меньшим сопротивлением закрепляется в узком канале толстостенного цилиндрического патрубка 6 с плавно расширяющимися входным и выход20 ным отверстиями так, чтобы ось чувствительного элемента совпадала с осью канала. Чувствительный элемент 2 с большим сопротиьлепием закрепляется аналогичным способом в патрубке 7 с таким же или большим диа25 метром канала. Оба патрубка располагаются параллельно друг другу так, чтобы их продольные оси совпадали с направлением измеряемого потока и при горизонтальном потоке асполагались в одной горизонтальной плос30 кости.
При возникцовешш скорости потока в каналах датчика сильно нагретый чувствительный элемент охлаждается сильнее, чем слабо нагрстый, поэтому первоначально сбалапсироpàHHûé измерительный мост выходит из равновесия, и в его диагонали при постоянном токе моста возникает напряжение, зависящее
or скорости потока, передаваемое на регистратор или управляющее регулятором тока моста для увеличения нагрева чувствительных элементов и восстановления баланса моста.
Чувствительные элементы датчика имеют обтекаемую форму по концам и гладкую цилиндрическую поверхность в рабочей части, r .оэтому содержащиеся в потоке загрязнения свободно проходят сквозь датчик, не вызывая изменения его характеристики.
В процессе работы чувствительные элементы несколько подогреваются по отношению к окружающей среде, поэтому даже при пересыщенных парах, например при переувлажненном воздухе, на их поверхности не будет выделения капель, которые могли бы привести к изменению показаний скорости.
Патрубки надежно защищают чувствительные элементы от механических повреждений и обеспечивают линеаризацию показаний скорости, так как при малых внешних скоростях скорость внутри патрубков составляет меньшую долю от внешней, чем при больших внешних скоростях.
Эффект линеаризации показаний скорости усиливается применением для сильно нагретого чувствительного элемента более толстостенного патрубка, обеспечивающего большую степень сужения потока в кольцевом зазоре между стенкой патрубка и активной частью чувствительного элемента, чем это имеет место в патрубке слабо нагретого чувствительного элемента, В результате при малых скоростях внешнего потока, когда чувствительность электротермоанемометра в силу законов теплоотдачи очень высока, скорость на поверхности сильно нагретого чувствительного элемента меньше, чем скорость на поверхности слабо нагретого элемента и чем скорость в окружающем пространстве; при этом
5 чувствительность устройства в целом занижается, При больших скоростях внешнего потока, когда чувствительность электротермоанемометра низка, скорость на поверхности сильно нагретого чувствительного элемента
10 становится больше, чем скорость в окружающем пространстве и у поверхности слабо нагретого элемента, что приводит к подогреву последнего (в ре киме регулирования тока моста), форсированию режима сильно нагре15 того чувствительного элемента и дополнительному увеличению чувствительности устройства в целом. Это приводит к линеаризации показаний в широком диапазоне измецения скорости потока, 20
Предмет изобретения
1. Датчик термоанемометра для измерения
25 скорости газов и жидкостей, содержащий чувствительные элементы, отличающийся тем, что, с целью обеспечения независимости показаний скорости от температуры, для защиты от механических повреждений и для обес30 печения линейной зависимости выходного напряжения термоанемометра от скорости потока, он выполнен в виде двух скрепленных аэродинамических патрубков с разным (или одинаковым) сужением проходного сечения, 35 по осям которых укреплены указанные чувствительные элементы.
2, Датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния влажности и запыленности, электропроводящий слой (напри40 мер, обмотка вышеуказанного чувствительного элемента) нанесен на теплоизолирующий цилиндрический каркас с плавно заостренными концами, 189634
Составитель В. Сатаров
Редактор Л. М. Струве Техред Т. П. Курилко Корректоры: Т. Н. Костикова и О. Б. Тюрина
Заказ 4150/13 Тираж 1000 Формат бум. 60><90 /з Объем 0,24 нзд. л. Подписное
БНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Типография, пр. Сапунова, д. 2
