Устройство для одновременного измерения температуры и скорости потока

 

Изобретение относится к термоанемометрическим устройствам. Цель изобретения т повышение точности измерения скорости потока. Уcfpoйcтвo содержит термометр 1 сопротивления с датчиком 2 температуры, термоанемометр 3 постоянной температуры,. состоящий из усилителя 4 обратной связи, блока 5 деления, высокостабильного резистора 6 и датчика 7 термоанемометра , и блок 8 компенсации. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет достичь того, что истинное сопротивление перегретого датчика 7 термоанемометра как при любых скоростях , так и температурах потока всегда будет равным требуемому при данной температуре и сопротивлению, исключается погрешность измерения скорости потока, обусловленная его изменяющейся во времени температурой. 1 ил. i (Л со о io ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„„SU„„ (51)4 G 01 Р 5 14

ВСсГС);-,Г! Я

:ю с

) P4j

1 ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3944948/24-10 (22) 23.08.85 (46) 30,04,87. Бюл. У 16 (71) Институт технической теплофизики АН УССР и Опытное конструкторскотехнологическое бюро с экспериментальным производством теплофизического приборостроения Института технической теплофизики АН УССР (72) В.И. Кузнецов, Н.С. Прокопенко, Э.Я. Эпик и Т.P. Терешонок (53) 532.574(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1140045, кл. С 01 P 5/12, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 905865. кл. G 01 P 5/12, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И СКОРОСТИ ПОТОКА (57) Изобретение относится к термоанемометрическим устройствам. Цель изобретения †. повышение точности измерения скорости потока. Устройство содержит термометр сопротивления с датчиком 2 температуры, термоанемометр 3 постоянной температуры,. состоящий из усилителя 4 обратной связи, блока 5 деления, высокостабильного резистора 6 и датчика 7 термоанемометра, и блок 8 компенсации. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет достичь того, что истинное сопротивление перегретого датчика 7 термоанемометра как при любых скоростях, так и температурах потока всегда будет равным требуемому при данной температуре и сопротивлению, исключается погрешность измерения скорости потока, обусловленная его изменяющейся во времени температурой. 1 ил.

31 ля.р

R К р

R оо

Rг,= =Rîä (" +d где R—yr

R— оо

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к термоанемометрическим устройствам, и предназначено для одновременного измерения температуры и скорости потока жидкости или газа.

Цель изобретения — повышение точ-. ности измерения скорости потока.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. 10

Устройство содержит термометр 1 сопротивления с датчиком 2 температуры, термоанемометр 3 постоянной температуры, состоящий из усилителя 4 обратной связи, блока 5 делениФ-; высокостабильного резистора 6 и датчика 7 термоанемометра, и блок 8 компенса" ции. Выход термометра 1 сопротивления через блок 8 компенсации подключен к неинвертирующему входу усилителя 4 обратной связи, выход которого через последовательно соединенные датчик термоанемометра 7 и высокостабильный резистор подключен к общей шине. Вход "Делимое" блока 5 деления соединен с датчиком термоанемометра

7, вход "Делитель" — с высокостабильным резистором 6, а выход — с инвертирующим входом усилителя 4 обратной связи, 30

Устройство работает следующим об" разом.

Датчик 2 температуры и датчик термоанемометра 7, подключенные IIO четырехпроводной схеме для исключения ошибок измерения вследствие наличия сопротивлений подводящих цепей (не указаны), помещаются в поток. Температурная составляющая потока, воздействуя на датчик 2 температуры, вызывает изменение его электрического сопротивления, которое термометром 1 сопротивления преобразуется в напряжение.

Датчик 2 температуры изменяет свое электрическое сопротивление по закону сопротивление датчика 2 темпе ратуры в потоке; сопротивление датчика 2 тем ) о пературы при температуре 0 С (измеренное заранее); температурный коэффициент сопротивления датчиков; температура потока,оС.

Соответственно на выходе термометра 1 сопротивления образуется напряжение 0 „ 1, равное

0,„,„1=К. К,=К К (1+К «), где К вЂ” коэффициент пропорциональности, имеющий размерность тока.

Блок 8 компенсации умножает поступающее ему на вход напряжение на ве личину где R — сопротивление датчика термооо анемометра 7, не включенного в измерительную схему термоанемометра, при 0 С (измеренное заранее);

К вЂ” коэффициент перегрева датчиоЕР ка термоанемометра 7.

Таким образом, на выходе блока 8 компенсации образуется напряжение

Бо„, 8, равное:

U 8 = U 1

Ко р бь х 6bttx xR о2.

= K В. (1+ о Ж)

1 о7 Клер

1 02 P R оо о1(1 Р ) пер 1 ут пер

К1 и треб где R> =R„(1+4< nt) — сопротивление датчика термоанемометра 7, не включенного в измерительную схему

Р при температуре потока at

Р „ — требуемое сопротивление, которое должен иметь датчик термоанемометра 7 при данной температуре ht в режиме измерения скорости, т.е. будучи включенным в измерительную схему и будучи перегретым с коэффициентом перегрева относительно потока.

Итак, на выходе блока компенсации

8 образуется напряжение U „„ 8 = К, :

" Rш1,РеЬ, пропорциональное тому сопр тивленйю Р, 8, которое должен 11 1т РЕ иметь датчик термоанемометра 7 в режиме измерения скорости. Это напряжение подается на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 4 обратной связи. лю, т.е.

К, ° R ---R

Кб | т тре р " и ист б

=К (К -R ) =О

wi тееЬ и Тист

U 5 = -- - - - К = --- - в - К = алых U 5 1 "R я6 б.Й а

К

R ит ист. i

Составитель Л, Лабузова

Редактор С. Лисина Техред Л.Олейник Корректор С. Шекмар

Заказ 1625/43 . Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород„ ул. Проектная, 4

3 1ЗО73

На инвертирующий вход дифференциального усилителя 4 поступает с выхода делителя 5 сигналов напряжение

U „„. 5, образовавшееся в результате деления напряжения, снимаемого с дат- 5 чика термоанемометра 7 в режиме измерения скорости, на напряжение, снимаемое с высокостабильного резистора

6, т.е.

10 где U - напряжение, снимаемое

КИ 1ие1 с датчика термоанемометра 7 в режиме измерения скорости (истинное напряжение на датчике) 20

U1 — напряжение, снимаемое с вы6 сокостабильного резистора 6;

R — сопротивление высокостабиль6 ного резистора 6, R — истинное сопротивление

И исч датчика термоанемометра 7 в режиме измерения скорости;

I — ток, протекающий через датчик термоанемометра 7 и высокостабильный резистор 6; 30

К вЂ” ковффициент пропорциональ5 ности делителя 5 сигналов, имеющий размерность напряжения.

КОтношение - имеющее размерность 35

R тока, подбирается равным козффициенК ту пропорциональности К.,т.е, - =К, т ь

Таким образом, на неинвертирующий

40 вход дифференциального усилителя 4 обратной связи поступает напряжение

К R, а на инвертирующий

w тт ед

К вход — - R „„„, равное К.,-R „ 45 ь

К (так как - = К ) ..

К 1

45 4

Усилитель 4 обратной связи, имеющий большой коэффициент усиления, сводит разность поступающих к нему на вход напряжений практически к нуТаким образом, истинное сопротив" ление перегретого датчика термоанемометра 7 при любых скоростях и температурах потока всегда равно требуемому при данной температуре сопротивлению, т.е. полностью исключается погрешность измерения скорости потока, обусловленная его изменяющейся во времени температурой, Иными словами, предлагаемое устройство осуществляет точную температурную компенсацию.

Формула изобретения

Устройство для одновременного измерения температуры и скорости потока, содержащее термометр сопротивления с включенным на его выходе блоком компенсации и термоанемометр постоянной температуры, выход усилителя обратной связи которого подключен к общей шине через последовательно соединенные высокостабильный резистор и датчик термоанемометра, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения скорости потока, в схему термоанемометра введен блок делителя сигналов, один вход которого подсоединен к датчику термоане мометра, другой — к высокостабильному резистору, а выход — к инвертирующему входу усилителя обратной связи, неинвертирующий вход которого соединен с выходом блока компенсации.