Датчик скорости потока

 

ОПИСАН

ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид (22) Заявлено 090376 (2() 233150 с присоединением заявки J6— (23) Приоритет—

Опубликовано250279. Бюлле

Дата опубликования описан

Государственный комитет

CCC P по делам изобретеиий и открытий.08

8) (72) Авторы изобретения

P.М.Темнов, В.Ф.Киликовский и Н.М.Ефимов

Всесоюзный научно-исследовательский институт гидромеханизации санитарно-технических и специальных строительных работ (71) Заявитель (54) ДАТЧИК СКОРОСТИ ПОТОКА

Изобретение относится к измеритель. ной технике и может быть использовано для измерения скорости и температуры свободных неизотермических потоков газа при исследованиях процессов вентиляции и кондиционирования воздуха.

Известны устройства для измерения скорости потока газа, содержащие термопары и нагреватель, выполненные в виде сферы (1). 10

Недостатком этих устройств является низкая точность и чувствительность измерений.

Ближайшим по технической сущности к предлагаемому является датчик скорости потока, содержащий нагреватель, выполненный совместно с измерительной термопарой и, дифференциально включенную с ней корректирующую термо. пару (2).

Однако этот датчик имеет недостаток, связанный с большими погрешностями измерения, обусловленными нелинейностью преобразовательной характеристики термопар.

Целью изобретения является снижение погрешности измерения.

Поставленн,,я цель достигается тем, что датчик содержит термочувствительный элемент, например термореэистор, расположенный совместно с измерительным спаем непосредственно в нагревателе.

На фиг.1 изображен терморезистор; на фиг.2 — конструкция датчика скорости потока; на фиг.3 — разрез A-A на фиг.2; на фиг.4 — разрез Б — Б на фиг.2; на фиг.5 — принципиальная схема электрических соединений датчика скорости.

Датчик скорости потока состоит иэ трубчатой державки 1, термочувствительного элемента 2 (например, терморезистора), измерительной термопары

3, бусинкового электрического нагревателя 4, корректирующей термопары

5, общего плеча б измерительной и коррректирующей термопар, выводов 7 дифференциальной термопары, образованной встречным включением измерительной и корректирующей термопар, выводов 8 нагревателя выводов 9 терморезистора.

Датчик работает следующим образом.

При пропускании электрического тока от источника питания через нагреватель 4 измерительная термопара 3 и термочувствительный элемент 2 имеют коэффициент тепловой связи с нагрева648910 телем 4 не менее 0,8,поэтому они перегреваются относительно температуры потока на 60-70 С, а коэффициент тепловой связи между нагревателем

4 и корректирующей термопарой 5 не превышает 0,05, поэтому температура последней повышается всего на не-,5 сколько градусов.

Возникающий при этом градиент температуры между измерительной 3 и корректирующей 5 термопарами вызывает появление термо- ЭДС на выво- 10 де 7.

Температура измерительной термопары 3 зависит как от скорости, так и температуры потока,.а температура корректирующей термопары 5 — в основ- д ном от температуры потока. Поэтому с увеличением скорости потока выходная термо- ЭДС датчика за счет сноса тепла и нагревателя 4 падает, а с уменьшением скорости возрастает.

Если температура потока изменяется, то, воздействуя одновременно на измерительную 3 и корректирующую 5 термопары, она практически не меняет градиента температур между указанными термопарами, поэтому термо- ЭДС на выходе 7 в основном зависит от скорости потока. Однако изменение температуры потока в широком диапазоне изменяет величину выходной термоЭДС датчика даже при постоянной ско- З0 рости потока по причине, отмеченной выше, и тем больше, чем больше нелинейность преобразовательной характеристики термопары. Для компенсации этой погрешности необходимо иметь дополнительный термочувствительный элемент, выдающий информацию об изменении температуры потока в той точке пространства, в которой измеряется его скорость. При этом термочувстви- 40 тельный элемент не должен реагировать на величину и направление вектора средней скорости потока.

Эти условия удовлетворяются за счет того, что термочувствительный 48 элемент 2 помещен внутрь на, евателя 4, а сам датчик работает в режиме постоянного перегрева относительно температуры окружающей среды, что можно легко осуществить с помощью обычных цепей обратной связи (выход дифференциальной термопары — усилитель обратной связи — нагреватель) .

При этом среднесъемная температура нагревателя 4, а следовательно, и термочувствительного элемента 2 не зависит от величины и направления вектора средней скорости потока в этой точке.

При работе датчика в режиме измерения абсолютной температуры потока вывоцы 8 нагреватель 4 отключаются от источников питания, а выходной сигнал снимается с выводов 9 терморезистора 2, который может быть подключен к обычной, например мостовой схеме; при этом происходит измерение абсолютной температуры потока в той же точке, в. которой измерялась его скорость.

Формула изобретения

Датчик скорости потока, содержащий нагреватель, выполненнйй совместно с измерительной термопарой, и дифференциально включенную с ней корректирующую термопару, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения погрешности измерения, обусловленной нелинейностью преобразовательной характеристики термопар, датчик содержит термочувствительный элемент, расположенный совместно с измерительным спаем непосредственно в нагревателе.

Источники информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Патент Польши Р 56523,кл.420, 1973, 2. Патент Японии Р 48-32152, кл. 111 A 131, 1971.

648910

Фиг 1

Фиг. 7

А-Д

Фиг .1

Фие.5

Составитель В.Куприянов

Техред Э. Чужих КорректорА. Гриценко

Редактор Т.Иванова

Заказ 547/42 Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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