Термоанемометр постоянной температуры

 

Па.>с э .-, т б-А

СПИ

ИЗОБРЕТЕН Ия

Союз Советски)(Социалистическмн

Республик

< >736003

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

161) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.03.78 (21) 2591857<18-10 с присоединением заявки Хе— (23) Приоритет— (51) M. K.ä

G 01 P 5<12

Государственный комитет (53) УДК 532.574 (088.8) Опубликовано 25.05.80. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 28.05.80 ао делан изобретений и открытий (72) Автор изобретения

И. 3. Окунь

Агрофизический научно-исследовательский институт (71) Заявитель (54) ТЕРМОАНЕМОМЕТР 11ОСТОЯННОИ ГЕМ11ЕРАТУРЫ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аэрои гидродинамичсских исследованиях, в экол<>гичсских исследованиях (изучснис встро вой эрозии почвы) и т. д.

Изв(стны зсрмоансмом(.Tphl ItocToHklkloH

r(»l1«(>3Ty1»>1, содсржа<цие измсритслы(ый мост с включенным в о ц<о из его плеч т(.рмо LBT IHKo!vl и усилитель, вход которого подключсll к выходной диагонали моста, а выход к питающей диагонали моста (1).

Для уменьшения ш>грсшности измерения скоросги. обусловленной изменением температуры п(>тока, в плечо моста, смежное с датчиком скорости, вклк>чак>т термокомпенс3 I I Holt I I hl H Да тч и к.

Оitли 1(ских термодатчик(>в, сопротинл IIH(Kolo(>ûõ и:(мс<гястся с Tcìtlcð3òóðoé

<и) линейному закону. 11ðè исп(>льзовании

<н>л у<< роводн и коны х тсрморези сторон, сопроTHH;I(нис которых зависит от температуры

IIo б()лес слoжltoi" ó закону подобная схема н(об(ctt(чиваст комп< нсdllHH TYM

<н>грен и<ости.

Наиболсс близким по технической сущности к предлагаемому является термo3нсмомстр, содержащий мост с термодатчпком в одном из его плеч, усилитель обратной

I I H T 3 IO l l l H и . (10 C T H I I O 1 K.3 IO >< C H H O (> мосту тсрмокомпенсационное устройство (2(.

Анемометр обсспечива T компенсацию т(л1псратурной погрешности для любого ти и l т(рмодатчика (как проволочного, так н <п)луп р<>води и кового) .

Однако он сложен по конструкции и нс

10 обеспечивает высокой точности измерений, так как каждый из входящих в термокомпенсационное устройство узлов (квадратор, дифференцирук>н,ая цепь, детектор, устройство делсHèÿ í3llðÿæcíHé, генератор прямо— уl ольны.(импульсoB с транзисторным клк)15 п>м) обладает замет<и)й погрсшностьк), H результате ч(го общая Ilol рсшно Tt> чно велика.

Целью изобретения является упр(п<цннс конструкции термоанемом(тра и <п)вы<неllll(. га точности измерений.

Указанная цель достигается т(м, IT() тсрмокомпенсационное устройство выполнено в виде четырехполюсника с коэффнцисньп>м передачи, обратно пропорционалы<ым корнк>

736003 квадратному из величины перегрева термодатчика относительно окружающеи среды.

Четырехполюсник может быть выполнен в виде делителя напряжения, выходным плечом которого является линейный резистор, а входное плечо состоит из двух параллельных ветвей, одной из которых является линейный резистор, а другой — соединенные последовательно линейный резистор и терморезистор.

На фиг. 1 представлена схема предложенного термоанемометра постоянной температуры; на фиг. 2 — схема четырехполюсника, выполненного в виде делителя напряжения и содержащего терморезистор и три линейных резистора.

Термоанемометр содержит мост. образованный резисторами 1 — 4 и термодатчи15 ком 5, усилитель 6 обратной связи. входные клеммы 7 и 8 которого подключены к измерительной диагонали моста, а выходные клеммы 9 и 10 — к диагонали питания, и термокомпенсационный четырехполюсник ! 1 с входными клеммами 12, 13 и выходными — 14, 15. Четырехполюсник, выполненный в виде делителя напряжения, содержит в своем входном плече терморезистор 16, включенный последовательно с ним резистор 17 и пунктирующий их линейный резистор 18. Резистор 19 является выходным плечом делителя.

Термоанемометр работает следующим образом.

Термодатчик 5 разогревается протекающим по нему током до температуры Тс>.

Причем усилитель 6 поддер>кивает сопротивление термодатчика и, следовательно, его температуру постоянными, компенсируя изменением питающего мост напряжения изменение условий теплоотдачи от термо- 3s датчика. может быть выполнен (см. фиг. 2) ь виде делителя напряже11ия, выхс.)ныл Iëåчом которого является линейный рсзистор 19, а входное плечо состоит из двух параллельlbIx ветвей, одной:сз которых является линейный резистор 18, B другой -- ct>can)tet-;II»te последовательно липс йный резистор 17 и терморсзистор 16. I1: личие тсрморезистоаз ра 16 обуслoвливаот завиcllмость I;оэффициента передачи делителя от температуры

То потока. Подбором >Кс вели и вх-;> iHLI>Hx в дел>ггсль линейны i сзисторов .".ожно реализовать неос>хс>димуlо для тсрмокомпснсации зависимость

Фор ссс)лс> зооae! с ни ч

Зависимость температуры Т термодатчика от протекающего по нему тока с, определяется системой двух уравнений: уравнением теплового баланса термодатчика

I, " R Н(У)с тЭ-т,д; (1> уравнением, характеризующим температурную зависимость сопротивления датчика

) т =

Т; — температура окружающей среды.

В общем случае (например, при использовании в качестве термодатчика полупроводникового терморезистора} зависимость

Ту =f(i) сложна и не может быть определена аналитически. Однако для частного случая, когда температура датчика Тс>., а следовательно, и его сопротивление Ят поддерживается постоянными, т. е.

Т = О=const; (М и ==Ho = const

9 (4) можно вычислить ток через термодатчик, необходимый дл днения условий (3) и (4 )

C =

Н (1> Я - Tr. (Я

Этот TQK зависит не то. ько от скорости потока 2>, но и от его температуры Тс, что и обусловливает температурную погрешность измерения скорости. HB четырехполюсник 1! с резистора 3 моста подается напряжением, прямо nponopllHoIIBльное току, протекающему через датчик (так KBK ток, ответвляющийся на вход усилителя 6, пренебрежительно мал

H 1з (с — гс (-) — >. "ь=) з с ь з>

В том случае, ссли коэффициент передачи

К четырехполюсника 11 зависит от темпераТ

К = — (1 — cons )

А (6)

8- с то напряжение(па выходе четырехпол>осника не зависит от температуры по)ока ?;

И(ЯИ- >Ц A АВ.>/, — U 1t: .R с — Д ° )t r

Яс> 1ф Т, с, и определяется только его скоростьк> 1>r, что и свидетельствует or) >ффективности компенсации температурной погрешности в предло>кенном устройстге.

Входные клеммы 12 н 13 четыре.;полюсника могут быть гп>дклю>сны к любому из плеч моста, так как >Iг>с1 рас>отает в режиме

BBToMBTH÷ccêt>ãñ> уравновешивания, и, слсдовательно, напряжен;сс- н; любом из плеч прямо пропорпиона. Ililto напряжению па датчике cKopocl H (» току, теку>нему через него).

Четырехполюсник с Kosфф. .I!Hе tT<>м передачи К, зависящим от температуры IloToKB и изменяющимся по зако Iv

Р == .— — — — — - (л, P) = const), — A. /Å- т.„

1. Термоанемометр постоянной температ>сры, содержащий измерительный мост с

ВКЛЮЧЕННЫМ В ОДНО ИЗ ЕГO IIЛЕЧ TÅP)iî,tBT×H736003 фиг. /

Составитель 1О. Власов

Редактор Т. Иванова Техред К. !Нуфрич Корректор Г. Регнетник

Заказ 24! 8/36 Тираж 1019 !1одписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскан наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, у 1. Г1роектнаи, ком, усилитель, вход которого подключен к выходной диагонали моста, а выход к питающей диагонали моста, и подключенное к мосту термокомпенсационное устройство, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции термоанемометра и повыщения точности измерений, термокомпенсационное устройство выполнено в виде четырехполюсника с коэффициентом передачи, обратно пропорциональным корню квадратному из величины перегрева термодатчика относительно окружающей среды.

2. Термоанемометр по п. 1, отличающийся тем, что четырехполюсник выполнен в виде делителя напряжения, выходным плечом которого является линейный резистор, а входное плечо состоит из двух параллельных ветвей, одной из которых является линейный резистор, а другой — соединенные последовательно линейный резистор и терморезистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, <015А Information», 1973, ¹ 11, 45—

1о 46.

2. Авторское свидетельство СССР № 505964, кл. С 01 P 5/12, 1974 (прототип).