Устройство для измерения направления и скорости газового потока

 

Сетез Советских

Социалистических

Республик (и) 611153

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61} Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаЯвлено041174 (21) 2072276/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 150678. бюллетень 3Й 22

2 (51) М. Кл.

Ст 01 P 5/12

Гаввявретвв««ый «вв«твт

Вфват« вт«в«втрвв 6СОР

«в явявм «ввврвтв««в

« втеркт«в (зо) УДК 533,6.08 (088.8) (т5) Дата опубликования описания 16.0578 (72) вторы изобретения

М.А.Фролов, И.И.Пеккер, A.È.Ôoìàíèí и Ю.Б.Ханжонков

® Новочеркасский ордена Трудового Красного р

Знамени политехнический институт им. С.Орджоникидзе (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ

И СКОРОСТИ ГАЗОВОГО ПОТОКА

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при исследовании газовых потоков.

Известны устройства термоанемометрического типа, предназначенные для измерения скоростей газовых потоков, содержащие два термочувствительных элемента, включенных в смежные плечи измерительного моста в режиме прямого подогрева, вторичный прибор и источник питания 11 . Недостатком этих устройств является низкая чувствительность и точность измерений скорости потока.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения направ.ления и скорости газового потока, содержащее установленный на штанге датчик с двумя металлическими нитями, расположенными под углом друг к другу, два измерительных моста, два усилителя постоянного тока, линеариэатор, самопишущий прибор 121. Однако этим устройством невозможно непрерывно и автоматически измерять направление вектора средней скорости потока газа. Кроме того, оио имеЕт недостаточную точность измерения за счет не точной ориентации нитей относительно потока.

Целью изобретения является обеспечение возможности непрерывного и автоматического измерения направления вектора срепней скорости газового потока, а также уменьшение погрешности измерения скорости потока.

Это достигается тем,,что в предлагаемое устройство введены схема срав-. нения, подключенная к диагоналям питания измерительных мостов, дополнительный усилитель постоянного тока, вход которого подключен к схеме срав16 нения, а.выход — к электродвигателю, механически связанному со штангой дат-, чика, линейный потенциометр, к кото-, рому подключен другой самопишущий прибор, причем между измерительным мосаО том и схемой сравнения включен делитель напряжения.

На чертеже приведена принципиальная схема описываемого устройства, состоящего из датчика 1, измеритель-.

25 ных мостов 2 и 3, усилителей 4, 5 и

6 постоянного тока, электродвигателей

7 постоянного тока линейного потенциометра 8, делителя напряжения 9, схемы сравнения 10, линеариэатора 11, 80 самопишущих приборов 12 и 13.

611153

Устройство работает следующим образом. Две металлические нити, являющиеся чувствительными элементами датчика 1, расположены под углом друг к другу и помещены в исследуемый газо5 вый поток. Одна из нитей датчика 1 является плечом измерительного моста

2, а другая - плечом измерительного моста 3. Сопротивление каждой нити является функцией напряжения на диаго" нали питания соответствующего измерительного моста, скорости газового потока и угла между осью нити и вектором скорости потока. Входы усилителей 4 и б постоянного тока подключены к измерительным диагоналям мостов 2 и 3, вы- 5

Ходы усилителей - к диагоналям питания . этих же мостов., Такое соединение усилителей с измерительными мостами обеспечивает автоматическую стабилизацию сопротивления, а следовательно, и температуры нитей датчика 1 путем регулирования напряжения на диагоналях питания измерительных мостов 2 и 3, что позволяет сохранить нити датчика 1, в ши- :25 роком диапазоне измерения скорости газового потока. При этом напряжение на диагоналях питания измерительного моста будет являться функцией скорости газового потока и угла между осью 30 соответствующей нити и вектором скорости потока. Если направление вектора скорости потока будет совпадать с. биссектрисой угла, образованного нитями датчика 1, то нити будут находиться в 35 одинаковых условиях, так как углы, образованные осями нитей и направлени-. ем вектора скорости, будут равны между собой. При этом напряжения на диагоналях питания мостов 2 и 3, которые од- 40 новременно являются входными напряжениями схемы сравнения 10, будут также равны, Сигналы на выходах схемы сравнения

10 и усилителя 5 будут равны нулю и электродвигатель 7, механически связанный с датчиком 1, не будет вращаться.

Схема будет находиться в равновесном состоянии.

Если направление вектора средней скорости газового потока не будет сов. падать с биссектрисой угла, образован ного нитями датчика 1; то напряжения на диагоналях питания измерительных мостов 2 и 3 не будут равны между собой. Сигнал на выходе схемы сравнения 10 будет отличен от нуля. Этот сиг; нал после усиления усилителем 5 будет подан на электродвигатель 7, который обеспечит доворот датчика 1 в положение равновесного состояния всей схемы, 60 т.е. в положение, когда направление вектора средней скорости потока будет совпадать с биссектрисой угла, образованного нитями датчика 1. Напряжение диагонали питания измерительных мостов 65

2 или 3, являющееся нелинейной функцией скорости газового потока, подается на линеаризатор 11, а затем на самопишущий прибор 13. Механически связан с датчиком 1 линейный потенциометр 8, выходной сигнал которого, пропорциональный направлению газового потока, подается на самопишущий прибор 12.

Таким образом, автоматически и непрерывно будут измеряться и регистрироваться направления и модуль вектора средней скорости газового потока.

Напряжение на диагоналях питания измерительных мостов 2 и 3 равно:

U N A+B Vm (() где V - скорость газового потока A, l3, el, и - коэффициенты. Измерительный мост 2 служит для измерения скорости и направления потока, а мост 3 только для работы системы измерения направления потока.

При равновесном положении схемы измерения имеет место погрешность измерения скорости потока вследствие зависимости коэффициента К от ориентации нити датчика относительно потока, т.е.:

:и * fb з /3 (2) где P - угол между вектором скорости и нормально к нити; К вЂ” коэффициент.

Анализ выражения (2) показывает, что производная: с1 и1 (е Ф к ) ы и 2 ф

Р1 у СЙРН -"7 имеет минимальное значение при угле

P = 0 или 90, т.е. когда нить перпендикулярна вектору скорости. Это достигается включением делителя напряжения 9- между измерительным мостом 1 и схемой сравнения 10.

Напряжение на выходе схемы сравнения 10 при этом будет равног

R где Х вЂ” коэффициент передачи делиf теля напряжения;

4 - угол между нитями.

Для обеспечения равновесного сос тояния системы измерения направления потока при перпендикулярном обтекании им нити датчика 1, подключенного к мосту 2, коэффициент К должен иметь значение:

Формула изобретения . Устройство для измерения направлеНия и скорости газового потока, содержащее установленный на штанге дат611153

Составитель В.Куприянов

Техред М.Левицкая Корректор Е.Папп

Редактор С.Хейфиц

Заказ 314B/36 Тираж 1112

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул Проектная, 4

Чик с двумя металлическими нитями, расположенными под углом друг к другу два измерительных моста, два усилителя постоянного тока, линеаризатор, са" мопишущий прибор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью обеспечения возможности непрерывного и автоматического измерения направления вектора средней скорости газового потока, а также уменьшения погрешности измерения, в него введены .схема сравнения, подключенная к диагоналям,.питания измерительных мостов, дополнительный усилитель постоянного тока, вход которого подключен к схеме сравнения, а выход — к электродвигателю, механически связанному со штангой датчика, линейный потенциометр и самопишущий прибор, причем между измерительным мостом и схемой сравнения включен делитель напряжения.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство 9175318 кл. С 01 Р 5/10, 1969.

2. Качурин Л.Г. Электрические измерения аэрофизнческих величин. М., Высшая школа, 1967, с. 264-265.