Термоанемометр

 

Союз Советскнк

Соцнапнстнческни

Рес убпнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (t i) 945796 (6 I ) Доя ол н и тел ьное к а вт. с вид-ву (22)Заявлено 08.08.80 (2!) 2999458/18- 10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51)М. Кл, G 01 P 5/12

РкуйарстеаивЯ лаиктет

СССР во делан яэобретенкЯ н ютерыткЯ

Опубликовано 23,07.82. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 25.07.82 (53) УДК 533.6. .08(088.8) (72) АB70pht изобретения.С.П. Костенко, В.Н. Полтавченко и И.Н. (7I ) Заявитель (54 ) ТЕРМОАНЕМОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению скоростей потоков, жидкостей и газов.

Известно устройство для измерения

5 скорости потока жидкости, содержащее зонд с датчиками скорости, температуры и направления (! 1.

Однако это устройство имеет невысокую точность, обусловленную времен-,„ ной нестабильностью датчика скорости и датчика температуры, представляющих собой термисторы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является тер15 моанемометр, содержащий датчик и термокомпенсатор, выполненные в виде р-и: переходов и включенные в дифференциальную схему, нагреватель датчика с первым электрическим выводом и ис- .20 точник питания 1 2).

Недостаток известного устройстваего низкая надежность, обусловленная возможностью выхода из строя р-и перехода коллектор-база, служащего нагревателем.

Цель изобретения - повышение надежности термоанемометра.

Указанная цель достигается тем, что в известный термоанемометр в базу введен второй электрический вывод,соединенный со вторым источником питания.

На фиг. 1 показан разрез устройства в корпусе; на фиг. 2 - электрическая схема термоанемометра, Устройство содержит корпус 1 с размещенным в нем кристаллом 2,имеющим слой 3 коллектора, который может служить в качестве обратносмещенной "земли", тело базы 4, термочувствительный датчик 5, представляющий собой р-и переход, образованный эмиттером 6 и базой 4, диффузионный слой 7, представляющий собой эмиттер без электрического вывода, к эмиттеру 6 подсоединен электрический вывод 8,. к базе 4электрический вывод 9, а электрический вывод 1О является дополнительным, 945796

1 подключенным к слою базы 4 и соединенным с отдельным источником 11 питания, изображенном на фиг. 2. Датчик 5 от источника 12 Е питания через нагрузочное сопротивление К, электрические выводы 8 и 9 включен в дифференциальную схему с вторым термочувст" вительным элементом 13, являющимся термокомпенсатором. Сопротивление Ц также является нагрузочным, а при по- lo мощи сопротивления Ry балансируется дифференциальная схема. В качестве нагревателя используется диффузион« ная область 14, представляющая собой тело базы 4, лежащая под слоем 7, снабженная дополнительным электрическим выводом 10, соединенным с отдельным источником 11 питания, Глубина слоя 7 с противоположным типом проводимости по отношению к проводимости тела базы 4 и толщина базы 4 определяют параметры нагревателя 14.

Термоанемометр работает следующим образом. 25

При подаче напряжения от источника 12 Е питания посредством вы1 водов 8 и 9 через термочувствительный элемент 5 и компенсатор 13 протекают измерительные токи. При подаче напряжения на выводы 9 и 10 от отдельного источника !1 питания через нагреватель 14 протекает нагревательный ток, определяемый величиной необходимого перегрева над температурой среды и схемой отдельного источника питания ll, управляемого от термокомпенсатора 13, размещенного в измерительной среде, При заданном перегреве над температурой среды (при изменении температуры среды ) отдельный источник 11 питания пропускает больший или меньший нагреватель" ный ток через нагреватель 14, обеспечивая тем самым заданный перегрев.

При скорости потока среды, равной нулю, выходной сигнал И, снимаемый с эмиттера 6 и эмиттера термокомпенсатора 13, при помощи сопротивления устанавливается равным нулю, либо определенной величине.

При наличии скорости потока от нагретого кристалла 2 в корпусе 1, помещенном в среду, уносится некото рое количество тепла, пропорциональное скорости потока. Чем выше скорость, тем больше количества тепла уносится от кристалла 2, температуру которого измеряет термочувствительный элемент 5 °

Надежность предлагаемого термоанемометра определяется надежностью термочувствительного элемента 5, нагреваемого до высокой температуры, и самого нагревателя 14. Быстрое уменьшение температуры скорости потока за счет инерционности теплового обмена между устройством и средой приводит к резкому увеличению темпе" ратуры кристалла 2, которая и обуславливает необратимые процессы в кристаллы, приводящие к отказу. Поскольку датчик 5 работает при очень малых плотностях тока через переход, то даже значительный (до 150« 180 С ) нагрев не повлияет на надежную работу.

Нагреватель 14, являющийся телом базы 4, представляет собой однородный монокристалл кремния, обладающий определенной проводимостью.

Надежность термоанемометра обуславливается надежностью датчика 5, сохраняющего свои свойства до темпе-. о ратуры порядка +180 С, надежно работающего в этих пределах при малых плотностях тока через р-и переход эмиттер-база 4.

Таким образом, при использовании в качестве нагревателя тела базы, снабженного дополнительным электрическим выводом, соединенным с отдельным источником питания, стало возможным перегревать датчик до температуры порядка +180 С без угрозы выхода из строя элементов термоанемометра, что позволило существенно повысить

его надежность.

Формула и зобретения

Термоанемометр, содержащий датчик и термокомпенсатор, выполненные в виде р-и переходов и включенные в дифференциальную схему, нагреватель датчика с первым электрическим выводом и источник питания, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности, в базу введен второй электрический вывод, соединенный со вторым источником питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CNA h" 3595079, кл. 73-200, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 584252, кл. G 01 P 5/12, 1977 (прототип).

945796

Фиг 2

Составитель Е. Сыс

Редактор В. Лазаренко Техреду А. Бабине Корректор M. Шарову, Заказ 5323/Б5 Тираж ооj Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 5 Москва И-35 Раушская наб. д. 4/5

2 ь г ь =

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,