Термоанемометр

 

0 П И С А Н И Е пц 584252

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Gaea Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.02.75 (21) 2103651/18-10 с присоединением заявки № (51) М. Кл.з С 01Р 5/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.12.77. Бюллетень ¹ 46 (53) УДК 533.6.08(088.8) (45) Дата опубликования описания 09.12.77 (72) Авторы изобретения

М. А, Каганов и И. Б. Фогельсон

Агрофизический научно-исследовательский институт (71) Заявитель (54) ТЕРМОАНЕМОМЕТР

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости газа и жидкости в гидрометеорологии, метрологии, аэродинамике, Известны термоанемометры для измерения скоростей потоков газа и жидкости, содержащие измерительный мост с двумя термочувствительными элементами в виде полупроводниковых тер мор езисторов, источник питания, усилитель постоянного тока и индикатор (1, 2).

Недостатками этих устройств являются сложность конструкции и схемы измерения, низкая точность измерений.

Ближайшим к изобретению по технической сущности является термоанемометр, содержащий два термочувствительных элемента в виде р — n-переходов, включенных в прямом направлении в дифференциальную схему, причем один из них является датчиком, а второй — термокомпенсатором, нагреватель датчика, источник питания и показывающий прибор (3).

Однако в этом устройстве датчик термоанемометра сложен конструктивно, а точность измерений недостаточна из-за влияния температуры измеряемой среды.

Для упрощения конструкции и схемы измерения, увеличения точности измерения и уменьшения влияния температуры среды в предлагаемом термоанемометре в качестве нагревателя датчика используется коллекторный переход транзистора, эмиттерный р — п-переход которого является термочувствительным элементом датчика.

На фиг. 1 представлена конструкция датчи«а описываемого термоанемометра с использованием корпусного транзистора; па фпг. 2 датчик на основе бескорпусного транзистора; на фиг. 3 — принципиальная схема термоанемометра, Датчик термоанемометра состоит из транзистора, в котором переход коллектор — база 1 используется как нагреватель датчика, р — ппереход эмиттер — база 2 как термочувствительный элемент, кристаллодержатель 3 через основание 4 осуществляет тепловой контакт кристалла 5, на котором находятся переходы, с корпусом 6. Корпус транзистора является одновременно и тепловыделяющей поверхностью, осуществляющей тепловой контакт датчика с измеряемой средой.

Бескорпусной транзистор тоже можно использовать в качестве датчика термоанемометра. В нем кристаллодержатель 7 одновременно являстся теплоотдающсй поверхностью.

Сам транзистор покрыт влагозащитной изоляцией 8.

Термоанемометр состоит из термочувстви30 тельных элементов; датчика Т и термокомпенсатора Т,, включенных в дифференциальную схему, в которую входят также нагрузочные резисторы R< и Rz, резистор R коллекторного смещения, источник напряжения Е и резисторы смещения Rc, Rc, °

Термоанемометр работает следующим образом.

При включении р — n-переходов в дифференциальную схему в диагонали образуется сигнал, пропорциональный разности температур этих переходов. Схему можно сбалансировать так, чтобы выходной сигнал равнялся нулю, если один из p — n-переходов нагрет, а второй холодный, т. е. когда датчик находится в неподвижной среде. При увеличении скорости газа, обтекающего датчик, увеличится теплоотдача, и температура его понижается. На выходе схемы появится сигнал, пропорциональный скорости газа. Нагрев датчика осуществляется мощностью, рассеиваемой на коллекторном переходе транзистора. Эта мощность образуется за счет тока перехода эмиттер — база, проходящего практически без изменений через базовую область в коллектор, и напряжения на коллекторном р — n-переходе, образуемого за счет смещения на резисторе Rs.

Сопротивление эмиттерного перехода низкое (10 — 500 м), поэтому ток эмиттера определяется сопротивлением резистора R>. Напряжение на переходе коллектор — база выбирается на один — два порядка больше напряжения перехода эмиттер — база, которое составляет две — три десятых вольта. Поэтому мощность, рассеиваемая на транзисторе, не зависит от температуры измеряемой среды.

Мощность нагрева легко регулируется путем изменения напряжения на коллекторе без из

884252

4 менения параметров дифферейциальной схемы. На выходе схемы образуется очень большой сигнал даже (и это очень важно) при небольших нагревах датчика термоанемометра.

5 Проволочные датчики нагреваются до 500 С и выше, в то время как транзисторные достаточно нагреть на 20 — 30 С, чтобы получить такую же чувствительность. С уменьшением нагрева датчика возрастает точность измере10 ний.

Формула изобретения

Термоанемометр, содержащий два термочувствительных элемента в виде р — и-переходов, включенных в прямом направлении в дифференциальную схему, причем один из них является датчиком, а второй — термокомпенсатором, нагреватель датчика, источник питало ния и показывающий прибор, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и схемы измерения, увеличения точности измерения и уменьшения влияния температуры среды, в качестве нагревателя датчика

25 используется коллекторный переход транзистора, эмиттерный р — n-переход которого является термочувствительным элементом датчика.

Источники информации, Зо принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 249800, кл.

G 01Р 5/12, 1960.

2. Патент США № 3709035, кл. 73 — 188, 1973.

35 3. Орлов Т. В. Транзисторный термогидроанемометр, Известия ВУЗов СССР, «Приборостроение», № 9, 1968, с. 111. фиг.2

Фиг 3

Составитель В. Куприянов

Техред И. Михайлова

Редактор С. Хейфиц

Корректоры: Л. Денискина и Е. Мохова

Подписное

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 2624/12 Изд. № 979 Тираж 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская»a6., д. 4/5