Термоанемометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 590675

Союз Советских

Социалистических

Республин (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.05.76 (21) 2355573/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 13.02.78 (51) М. Кл С 01Р 5/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 533.6.08(088.8) (72) Авторы изобретения А. П. Дворников, В. Н. Кошкарев, К. А. Виноградов, Б. А. Осюхин, В. И. Крылович и А. Д. Солодухин (71) Заявитель (54) TEPMOAHEMOMETP

Изобретение относится к области тепловых измерителей параметров движения и может быть использовано для измерения ускорений текучих сред, например потоков жидкости и газов, измерения ускорения твердых тел, например судов, самолетов относительно среды.

Известны термоанемометры для измерения параметров потока, содержащие измерительный мост с чувствительными элементами, усилитель разбаланса, ключ питания, генератор тактовых импульсов и источник постоянного напряжения.

Недостатком этих устройств является малая точность измерений и невозможность получения информации от ускорений потока.

Ближайшим по технической сущности к изобретению является термоанемометр, содержащий погружаемый в поток нагреваемый датчик с закрепленными на нем излучателем и приемником упругих колебаний, генератор электрических колебаний, устройство для измерения разности фаз акустических колебаний и регистратор, вход которого связан с выходом устройства для измерения разности фаз. Однако в таком термоанемометре отсутствуег на выходе величина, несущая непосред ственную информацию об ускорении потока, поскольку последняя может быть получена только путем дифференцирования выходного сигнала.

Цель изобретения — одновременное получение непосредственно с одного датчика информации о скорости и ускорении.

Это достигается тем, что в предлагаемый термоанемометр дополнительно введены последовательно соединенные усилитель и устройство для измерения разности частот, второй вход которого подключен параллельно входам устройства для измерения разности

10 фаз, а выход соединен с регистратором.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого термоанемомегра.

Термоанемометр содержит нагретый датчик

1, на котором закреплены излучатель 2 и

15 приемник 3 упругих колебаний, генератор 4 электрических колебаний, выход которого связан с излучателем упругих колебаний и с одним из входов устройства 5 для измерения разности фаз и устройство б для измерения

20 разности частот электрических колебаний, вторые входы которых через усилитель 7 связаны с приемником упругих колебаний, а выходы с регистратором 8.

Термоанемометр работает следующим обра

25 зом.

С помощью генератора 4 и излучателя 2 в погружаемом в поток нагреваемом датчике 1 возбуждаются упругие колебания частотой

Упругие колебания распространяются в

30 датчике, достигают приемника 3 и преобразу590675 ются последним в электрические колебания, усиливаемые усилителем 7 до величины, необ ходимой для нормальной работы последующих устройств.

Электрические колебания с выхода генератора 4 и усилителя 7 подаются на входы устройств 5 и 6 измерения разности фаз и разности часготы. При движении потока нагреваемый датчик 1 охлаждается, причем степень охлаждения датчика зависит от скорости v потока. При этом вследствие температурного изменения скорости распространения упругих колебаний в датчике 1 и термического изменения его размеров возникает добавочная разность фаз Aq> между сигналами на излучателе 2 и приемнике 3 упругих колебаний по сравнению с разностью фаз при неподвижном потоке. При наличии ускорения потока

do а=

Ф

dt т. е. при изменении скорости происходит изб менение сдвига фаз, а так как

dt 2 dt частоте, то на выходе устройства для измерения разности частогы появляется сигнал, зависящий от ускорения и описываемый выражением

A f = О, а = О (v = const)

Ь| = К1 +А1 ", g O(v+ const)

4кАЬу Н где Af — разность частоты на выходе устройства для измерения разности частот;

Лс — приращение разности фаз;

А и К вЂ” постоянные для данного типа датчика и потока коэффициенты, }/2тс С 4 л где fp — частота электрических колебаний генератора 4;

4 — расстояние между излучателем 2 и приемником 3 упругих колебаний при

v=0;

Cp — скорость распространения упругих колебаний в датчике 1 при v=0;

b — температурный коэффициент скорости распространения упругих колеба5 ний в материале датчика 1; а — температурный коэффициент линейного расширения датчика 1;

7н, — температура нагрева датчика при

v— = 0;

Т, — температура потока (для данного потока принимаем ее постоянной и известной); р — плотность потока;

ф— теплоемкость потока;

Х вЂ” теплопроводность потока;

d †диаме датчика.

Выражение для ускорения потока

dt (Лр -+- А)

4 А

Q = — — постоянный для данного устК ройсгва коэффициент.

Таким образом, при совместном измерении величин разности фаз и разности частоты получают информацию об ускорении потока.

При отсутствии ускорения разность частот равна нулю.

20 где

Зо

Формула изобретения

Термоанемометр, содержащий погружаемый в поток нагреваемый датчик с закрепленными на нем излучателем и приемником упругих колебаний, генератор электрических колебаний, устройство для измерения разности фаз и регистратор, вход которого связан с вы

40 ходом устройства для измерения разности фаз, отличающийся тем, что, с целью одновременного получения информации о скорости и ускорении потока, в него дополнительно введены последовательно соединенные усилитель и

45 устройство для измерения разности частот, второй вход которого подключен параллельно входам устройства для измерения разности фаз, а выход соединен с регистратором.

590675

Составитель В. Куприянов

Техред А. Камышннкова Корректор Е. Мохова

Редактор T. Рыбалова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3190)2 Изд. № 160 Тираж 1109 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35,. Раушская наб., д. 4!5