Терморезистивный преобразователь скорости жидких и газовых потоков в электрическое напряжение

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

> 65OOI3 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.07.76 (21) 2384024/18-10 с,присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (54) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 25.04.79 (51) М Кл г G 01 Р 5112

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 532.574 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. А. Скрипник, В. И. Скрипник и И. Ю. Скрипник (71) Заявитель Киевский технологический институт легкой промышленности (54) ТЕРМОРЕЗИСТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

СКОРОСТИ ЖИДКИХ И ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к области преобразовательной техники параметров технологических процессов и может быть использовано в качестве первичного преобразователя систем автоматического регули- 5 рования расхода жидких и газовых сред с повышенной точностью в химической, нефтяной, металлургической, пищевой и других областях промышленности.

Для преобразования скоростей жидких и газовых потоков наиболее часто используются нагреваемые терморезистивные преобразователи, в которых за счет эффекта сноса тепла движущимся потоком изменяется сопротивление нагретого проводни- 15 ка 11). Недостатком подобных устройств является наличие температурной погрешности из-за изменения температуры потока, скорость которого измеряется.

Для компенсации этой погрешности ис- 20 пользуется компенсационный терморезистор, на обдуваемый потоком 12). Однако для такого устройства характерна дополнительная погрешность, возникающая из-за нестабильности и неидентичности измерительного и компенсационного терморезисторов. Уменьшения влияния нестабильности чувствительностей терморезисторов на результат измерения достигают применением следящего уравновешивания мосто- 30 вых схем 13). Однако следящее уравновешп. ванне уменьшает только мультиплпкативную составляющую погрешности, связанную с изменением чувствительности терморезистора. Относительная аддитивная составляющая погрешности, обусловленная дрейфом начального значения сопротивления терморезпстора, остается без изменения.

Известен также широкополосный термоанемометр с коррекцией температурной погрешности и синхронным,детектированием для повышения чувствительности II точности с двумя датчиками, соединенными по мостовой схеме (4). Недостаток такого преобразователя состоит в необходимости применения в нем двух высокостабпльных датч11КОВ: измерительного и компенсационного, что приводит к удорожанию прибора.

Цель изобретения — повышение точности преобразования при изменении температуры потока в широких пределах.

Это достигается тем, что предлагаемый терморезистивный преобразователь снабжен переключающим магнитоуправляемым клапаном потока, включенным между камерами и трубопроводом, обмотки управления которого соединены с плечами мультивибратора. квадратичным преобразователем, входом, подключенным к выходу уси650013 лителя переменного тока, а выходом через избирательный усилитель, соединенный с синхронпым детектором, цепь управления которого подключена к одному нз плеч мультпвпбратора через дополнительно введенный одновибратор.

Кроме того, преобразователь дополни-! ельно снабжен магнитоуправляемым конгактом, включенным между выходом синхронного детектора и потенциальным закнмом тсрморезистора, а его обмотка управления по сключена к плечу мультивпбратора, с которым соединена обмотка магпптоупраьляеъ!ОГО клапана, прилсга!Още1.0 и пустой камере.

Па чертеже показана схема предлагаемого преобразователя.

Схе;Ia содержит трубопровод 1, камеры

2 Н,3, !!а!.н!!тоуправляемый клапан 4, мал01!!!срц!Iонныи терморезистор 5, истОчн11к б переменного тока, балластный резистор

7, усилитель 8 переменного тока, квадрат:!чный прсобразователь 9, симметричный

:,1ультивибратор 10, избирательный усилитель 11, настроенный на частоту генерации мультивпбратора 10, синхронный детектор

12, одновпбратор 18, магнитоуправлясмый контакт 14 с обмоткой 15 управления.

Преобразователь работает следующим образом.

Поток кидкостп или газа со скоростью

v=.- через трубопровод 1 проходит в камеру

2 плн 3 в зависимости от положения шарика магнитоуправляемого клапана 4. В одной пз камер (например, 2) расположен малоинерционный терморезпстор 5, который подключен к исто цшку б переменного тока через балластный резистор 7. Сопротивление балластного резистора выбирается много больше сопротивления терморезистора, что обеспечивает нагрев терморезистора неизменным током. К потенциальному за !симу терморезистора 5 подключен через усилитель 8 переменного тока квадратичный преобразователь 9, выходное напряже:IHe которого пропорционально квадрату падения переменного напряжения на терморезисторе 5.

Так как терморезистор 5 работает в режиме заданного тока, то падение напряжения на нем определяется его сопротивлением, которое функционально зависит от скорости v,. Изменение сопротивления терморезистора 5 за счет сноса тепла nponopIH0HBëüío корню квадратному из скорости потока (AR, =kg U), поэтому квадратное преобразование падения напряжения на терморезисторе линеаризует преобразовательную характеристику скорость — электрическое напряжение.

Обмотки управления клапана 4 подключены к противоположным плечам симметричного мультивибратора 10, частота генерации которого выбирается в диапазоне

:!нфранизких частот (0,5 — 5 Гц). В соответствии с частотой генерации шарик клапана 4 периодически останав,!Нваст поток жидкости или газа в камере 2 или 8. При этом измеряемая скорость потока о„не из5 меняется, так как результирующее сопротивление потока трубопровода 1 остается неизменным.

Периодическая остановка потока в камере 2 изменяет сопротивление терморезистора nr значения R.,, соответствующего нулевому значению скорости (v =0), до значения К.„", которое определяется действительной скоростью потока v"=v, В соответствии с этим периодически изменяетI5 ся падение напряжения на терморезисторе

5 и постоянное напряжение на выходе квадратичного преобразователя 9. Переменная составляющая напря>!сепия, пропорциональная скорости пото a (v =k, AR Й2 v,), 20 усиливается избирательным усилителем 11, настроенным на частоту генерации мулыивпбратора 10, и выпрямляется синхронным детектором 12. Цепь управления детектора

12 подключена к одному нз плеч мульти25 впоратора, что ооеспечивает синхронное управление проводимостью детектора. Одновпбратор 18 в цепи управления детектора создает временную задержку, которая компенсирует фазовый сдвиг в переменной составляющей напряжения, обусловленной тепловой инерционностью терморезнстора 5.

При нулевом значении скорости потока исчезает переменная составлгнощая напряжения на выходе квадратичного преобразователя 9 при .Нобых значениях сопротивления тсрморезистора 5 . При этом изменения температуры потока не могут вызвать

40 появление переменной составляющей напряжения, имеющей частоту, равную частоте переключения клапана 4.

Для нскл1очения влияния нестабильности чувствительности терморезистора на зна45

° снпе выходного напряжения при преобразовании больших скоростей устройство дополнительно снабжено магнитоуправляемым контактом 14, который включен между выходом синхронного детектора и потен50 циальным зажимом терморезистора. Обмотка управления его подключена к тому плечу мультивибратора, с которым соединена обмотка магнитоуправляемого клапана, прилегающего к пустой камере.

При указанном соединении ключ замыкается в те моменты времени, когда терморезистор обтекается движущимся потоком.

Дополнительный подогрев терморезистора постоянным током препятствует его охлаждению. При большом коэффициенте усиления усилителя 11 автоматически обеспечивается постоянство температ ры, а следовательно, и сопротивления терморезистора при изменении скорости потока. Постоянство сопротивления в процессе сноса тепла движущимся потоком исключает влияние

650013 нестабильности чувствительности терморезистора на точность преобразования. Прп этом также уменьшается влияние нестабильности коэа1фициентов усиления усилителей 8 и 11, чувствительности квадратичного преобразователя 9, коэффициен,а выпрямления синхронного детектора 12 на то . кость преобразования скорости в напрр я жение.

Формула изобретения

1. Тсрморезистивн1.1й1 преобразователь скорости жидких и газовых потоков в электрическое 1!".ïðÿжение, содержащий ве камеры, соединенные с трубопроводом, в од пой из которых располон;ен малоинерционп1.1й терморсзистор, включенный в цепь источника персме1гпого тока последовательно с балластным резистором, усилителем переменного тока, соединенный с потенциал1,ным захкимî vi терморезистора, мультивибрВТо!)oiv,, избирательным усилителем, настпоснным 1а частоту генерации мультиL .iî»àToðà, и синхронным детектором, о тличающпйся тем, что, с целью повыiI!ения точности преобразоваьн1я прп изменении темгсратуры потока в широких пре1слах, оп спаожеп перекл1очающим магнитоуправляемым клапаном потока, включенным метду камерами и трубопроводом, обмотки управления которого соединены с плечами мультивибратора, квадратичным преобразователем, входом, подключенным к выходу усилителя переменного тока, а выходом через избирательный усилитель, соединенный с синхронным детектором, цепь управления которого подключена к одному из плеч мультивибратора через доно lhlIтельно введенный одновпбратор.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч,". юlo 1и и и с я тем, что он дополнитсл,но спа».:сп магнитоуправляемым контактом, вклю:;.:.:1ым между выходом синхронного детектора: потенциальным зажимом терморезис-:o а, а его обмотка .поавлен1:11 подкл1оче:1 к плечу мультивибратора. с которы:1

c(), .I:l:l=,ià обмотка магнптоуп .авлясмого .. . ".;! i! 11 1, и 311 1сгаlощего к и стоп 1 .а. 1сре.! сто ..; .::..! инфо ма Ill!, 1гс1 нятые L o

Л ш:,.:апис при экспертизе:

1. Фсрснсц В. А. Полуп;своднпковы. с:;;;. ::ные тсрмоанемомстры. М., «Энергия: ), 9:2, с. 23.

2. Эле. трические измерения пеэлсктри"5 i!ññêï величин. — Под ред. П. Б. 1-!овицко.о., !.. «Энергия», 1975, с. 356.

3. коротков A А., Лондон Г. E Дипаi;I !co«IIe контактные измерения тепловых

;;с.п:ч:1н. Л., «Машиностроеп::."" 1974.

ЗО с. 106.

4. Авторское свпдетельст" о ССС Р

: Ь 216016, кл. G 01 Р 5/12, 1969.

650013

Составитель Ю. Власов

Редактор Т. Рыбалова

Техред А. Камышникова

Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент>

Заказ 47/174 Изд. М 173 Тираж 1089 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5