Устройство для измерения пульсации температуры потоков

 

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано при разработке приборов для исследования характеристик потоков газов и жидкостей. Цель изобретения - повьшение точности измерения пульсаций температуры. Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, усилитель 2, термоанемометр постоянной температуры , включающий в себя чувствительньш элемент 8, включенный в плечо .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 56 A (51) 4 G 01 К 7/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/ 3(,, )

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ |I, К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3660777/24-10 (22) 06.10.83 (46) 07.04.86. Бюл. ¹ 13 (71) Донецкий государственный университет (72) В. Г. Кондратенко (53) 536 ° 53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 523460, кл. G 01 К 7/14, 1974.

Preymuth .P. Compensation for

the Thermal Lag of à Thin Wire

Resistance Thermometer Ъу means

of à Constant Temperature Hot Wire

Anemometer. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПУЛЬ САЦИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОТОКОВ (57) Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано при разработке приборов для исследования характеристик потоков газов и жидкостей„ Цель изобретения — повышение точности измерения пульсаций температуры.

Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, усилитель 2, термоанемометр постоянной температуры, включающий в себя чувствительный элемент 8, включенный в плечо .

1223056

15 мостовой схемы, образованной резисторами 9-11,и усилитель 12 обратной связи, источник 13 тока. В устройство введены два масштабных усилителя 5 и 6, сумматор 7 и два фильтра нижних 3 и верхних 4 частот. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет уменьшить влияние на результат измерения пульсаций ско1

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано при разработке приборов для исследования характеристик потоков газов и жидкостей.

Целью изобретения является повышение точности измерения пульсаций температуры путем уменьшения влияния на результат измерения пульсаций

I скорости потока, На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, усилитель 2, фильтр 3 нижних частот, фильтр 4 верхних частот, масштабные усилители 5 и 6, сумматор 7, термоанемометр постоянной температуры, включающий в себя чувствительный эле. мент 8, включенный в плечо мостовой схема, образованной резисторами 9-11 и усилитель 12 обратной связи, источник 13 тока.

Устройство работает следующим образом.

Термопреобразователь 1 сопротивления и чувствительный элемент 8 термоанемометра помещают в поток жидкости или газа, пульсации температуры которого необходимо йзмерить.

Термопреобразователь 1 сопротивления, работающий в режиме термоане-! мометра постоянного тока, перегрет током источника 13 относительно температуры среды на величину, меньшую, чем перегрев чувствительного элемента 8, работающего в режиме постоянной температуры. Благочаря этому отношение чувствительности по температуре к чувствительности по скорости у термопреобразователя 1 сопротивлерости потока. Выбор частотных харак теристик фильтров верхних и нижних .частот осуществляют путем расчета с последующей экспериментальной проверкой, исходя из требуемой частотной характеристики устройства с учетом частотных характеристик термопреобразователя сопротивления и термоанемометра и параметров его элементов. 1 ил.

2 ния выше, чем у термоанемометра.

Вследствие этого в выходном сигнале термопреобразователя преобладают компоненты сигнала, вызванные изменением

5 температуры потока, а в выходном сигнале термоанемометра — компоненты сигнала, вызванные изменением скорости потока. Сигнал с термопреобразователя 1 сопротивления, содержащий температурную и скоростную составляющие, усиливается усилителем 2 и разделяется на пульсационную и постоянные составляющие с помощью фильтров верхних 4 и нижних 3 частот.

Постоянная составляющая выходного сигнала термопреобразователя сопротивления, обусловленная медленными изменениями температуры и скорости, выделенная фильтром 3 нижних частот, усиливается масштабным усилителем 5 до уровня, необходимого для компенсации чувствительности термоанемометра постоянной температуры к температуре потока, и через сумматор 7 подается в мостовую схему термоанемометра в противофазе к сигналу термоанемометра, вызванному медленными изменениями температуры. Благодаря этому среднее значение перегрева

N термоанемометра не зависит от средней температуры потока и слабо зависит от медленного изменения. скорости потока.

Уровень сигнала пульсационной составляющей, выделенной фильтром верхних частот, усиливается усилителем 6 до величины, необходимой для компенсации чувствительности термоанемометра к пульсациям скорости, и через ао сумматор 7 также подается на мостовую схему термоанемометра в противофазе

Составитель В.Куликов

Техред И.Гайдош Корректор С.Шекмар

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 1702/43 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ 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 к сигналу термоанемометра, обусловлен ному пульсациями скорости потока. Так

1 как чувствительность к температуре у термопреобразователя 1 сопротивления выше чувствительности термоанемометра, то при компенсации пульсаций скорости термоанемометра пульсацнонная составляющая температурного сигнала, подаваемая на мостовую схему, значительно превышает уровень, необходимый для компенсации чувствительности термоанемометра к. пульсациям температуры, Поэтому сигнал на выходе усилителя 12 пропорционален пульсациям температуры потока и не зависит от пульсаций скорости потока.

Для точного выполнения условий компенсации постоянной составляющей сигнала термопреобразователь сопротивления и термоанемометр помещают в поток с постоянной скоростью, температура которого может регулироваться. Регулируя коэффициент усиления усилителя 5, добиваются минимального изменения постоянной составляющей выходного сигнала при изменении температуры потока.

Для .выполнения условий компенсации пульсации скорости потока датчики устройства помещают в изотерми— ,ческий поток, в котором создаются гармонические колебания скорости потока. Настройка осуществляется по минимуму сигнала пульсаций скорости на выходе устройства.

Перегрев термоанемометра постоянной температуры выбирается близким к максимально возможному и составля— ет для проволочного датчика R (1,8— 2)К, а перегрев термопреобразователя сопротивления R и 1,1R, где

R — сопротивление нагретых датчиков;

R — сопротивление датчиков при температуре среды.

Выбор частотных характеристик фильтров верхних и нижних частот осуществляют путем расчета с последующей экспериментальной проверкой, ис223056 4 ходя из требуемой частотной характеристики устройства с учетом частотных характеристик термопреобразователя сопротивления и термоанемометра и параметров его элементов.

Анализ устройства показывает, что при условии равенства динамических характеристик датчиков термометра и термоанемометра. устройство имеет быстродействие, равное быстродействию замкнутой системы термоанемометра постоянной температуры. В области низких частот частотный диапазон устройства ограничен лишь частотой среза фильтров. Относительно турбулентных пульсаций скорости. потока устройство ведет себя,как фильтр нижних частот, с параметрами, определяемыми

1характеристиками применяемых в устройстве фильтров и, таким образом, становится возможным эффективное подавление в выходном сигнале турбулентного шума.

Формула изобретения

Устройство для измерения пульсаций температуры потоков, содержащее термопреобразователь сопротивления, подключенный к источнику тока и входу усилителя, термоанемометр постоянной температуры, состоящий из чувствительного элемента, включенного в плечо мостовой схемы, и усилителя обратной связи, вход и выход которого соответственно соединены с выходной и питающей диагоналями мостовой схемы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения влияния на ре40 зультат измерения пульсаций скорости потока, в него введены два масштабных усилителя, сумматор и два фильтра нижних и верхних частот, входы которых соединены с выходом усилителя, а вы45 ходы соответственно через масштабные усилители подключены к входам сумматора, выход которого подключен к мостовой схеме.