Способ изготовления скорости газа или жидкости

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет измерять скорость газа или жидкости. Цель изобретения - повышение точности. Способ измерения скорости основан на применении дифференциальной термопары с разными размерами спаев. Спай меньшего размера помещают в поток газа или жидкости, спай большего размера - в термостат. В цепь термопары включают источник импульсного тока, подбирают направление и силу тока так, чтобы температура меньшего спая была меньше температуры потока на 1-5 К, измеряют ЭДС термопары и температуру меньшего слоя, затем меняют направление тока на противоположное и снова измеряют ЭДС и температуру меньшего спая, после измерений определяют функцию fi(v)cKOpocm контролируемого потока Mv) ( + + T(-iff )V /Tr -Tr +Jln, где I - сила тока; Т и температура меньшего спая при нагреве и при охлаждении; Е - ЭДС термопары; п - константа, Затем путем сравнения измеренного значения функции скорости с эталонным определяют скорость потока. 1 ил w ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5()5 G 01 Р 5/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

Е зом

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4663808/10 (22) 13.03.89 (46) 30.06,91.Бюл. N 24 (71) Специальное проектно-конструкторское технологическое бюро "Эксимер" при

Одесском технологическом институте холодильной промышленности (72) А.П.Фаер и А.А.Цветков (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 327411, кл. G 01 P 5/12, 1973. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ГАЗА ИЛИ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет измерять скорость газа или жидкости. Цель изобретения— повышенйе точности. Способ измерения скорости основан на применении дифференциальной термопары с разными размерами спаев. Спай меньшего размера помещают в поток газа или жидкости, спай

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения скорости потока газа или жидкости.

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг.1 изображена схема устройства, реализующего данный способ, Способ осуществляют следующим обраПодключают к источнику тока дифференциальную термопару со спаями разных геометрических размеров, меньший спай размещают в контролирующем потоке, а больший, образованный nyreM контакта элек„„ 4 „„1659865 А1 большего размера — в термостат. В цепь термопары включают источник импульсного тока, подбирают направление и силу тока так, чтобы температура меньшего спая была меньше температуры потока на 1-5 К, измеряют ЭДС термопары и температуру мень.-.. шего слоя, затем меняют направление тока на противоположное и снова измеряют ЭДС и температуру меньшего спая, после измерений определяют функцию 11(ч)скорости контролируемого потока

f) (v) = 1 (Tr" (— -у-) Tr" + 2

+Т," () Т, )/Тг" — Т, + — и, dT 4 где 1 — сила тока; Т и Т"- температура меньшего спая при нагреве и при охлаждении;

Š— ЭДС термопары; n — константа. Затем путем сравнения измеренного значения функции скорости с эталонным определяют скорость потока. 1 ил тродов термопары с токоведущими проводами, размещают в термостате вне потока и используют силу тока и электродвижующую силу для сравнения с калибровочной зависимостью, через термопару пропускают

П-образные импульсы тока такой полярности и силы, чтобы температура меньшего спая установилась ниже температуры омывающего его потока, измеряют электродвижущую силу и силу тока, затем, меняя полярность fl-образных импульсов и сохраняя прежней силу тока, вновь производят измерение электродвижущей силы и сравнивают с калибровочной зависимостью функцию скорости контролируемого потока, определяемую по формуле

1659865

f1(v) =

1 (Г2 дТ, Т == Т2 + Тх — Т = Tx )

dE dE

12 Тх г

+ — и

4 где 11(ч) — функция скорости контролируемоГо потока;

I — сила тока;

T2 — температура меньшего спая при нагреве;

Š— электродвижущая сила термопары;

Т вЂ” абсолютная температура;

Тх — температура меньшего спая при охлаждении; .

15 и — константа.

Устройство включает в себя дифференциальную термопару 1 с малым омическим. сопротивлением, один спай которой 2 расположен в контролируемом потоке 3, а вто- 20 рой спай 4, имеющий геометрические размеры, значительно превосходящие размеры спая 2, образован контактами электродов термопары 1 с токоведущими проводами 5 и находится в термостате 6, Термопара 1 через коммутирующий элемент 7 соединена с генератором тока 8 и через коммутирующий элемент 9 подключена к входу цифрового вольтметра 10, Управление коммутирук>щими элементами 7 и 9 30 вольтметром 10 осуществляется системой, состоящей из задающего генератора 11, непосредственно сопряженного с управляющим входом коммутирующего элемента 7 и подключенного через дифференциальную 35 цепочку 12 и диод 13 к вхоцу ждущего мультивибратора 14, Выход ждущего мультивибратора 14 непосредственно сопряжен с управляющим входом коммутирующего элемента 9 и через дифференцирующую цепоч- 40 ку 15 и диод 16 с входом запуска цифрового вольтметра 10.

Устройство работает следующим образом.

Прямоугольные импульсы от задающего

2,7г генератора 11 с частотой в, где t — постоянная времени термопары, поступают на управляющий вход коммутирующего элемента 7 и фронт импульса открывает его.

При этом выходной ток от генератора 8 п ротекает через термопэру 1. В это время коммутирующий элемент 9 закрыт и вход цифрового вольтметра 10 отключен от термопары 1. Срез импульса с задающего гене- 55 ратора 11 закрывает коммутирующий элемент 7 и нэ входе диода 13 с помощью дифференцирующей цепочки 12 сформирует короткий импульс, запускающий ждущий мультивибратор 14. На выходе ждущего мультивибратора 14 формируется импульс, который открывает коммутирующий элемент 9 и тем самым вход цифрового вольтметра 10 подключается к термопаре, При времени преобразования вольтметра

10 меньшим длительности импульса на выходе ждущего мультивибратора 14 обеспечивается надежность измерения электродвижущей силы, так как вольтметр

10 подключается к термопаре 1 после окончания переходных процессов в коммутирующих цепях.

Затем весь цикл повторяется. Таким образом устройство позволяет пропускать через термопару 1 импульсы тока, сила и полярность которых определяется генера-. тором тока S, э частота следования — задающим генератором 11 и измерять величину электродвижущей силы вольтметром 10, Силу и полярность тока выбирают так, что температура спая 1 устанавливается ниже температуры омывающей его жидкости или газа.

При изготовлении термопары из низкоомных электродов с постоянной площадью поперечного сечения и теплоизолированной боковой поверхностью, уравнение, определяющее установившуюся температуру спая

1 имеет вид г Т

О = Tl (Т p) I + К(Тг -T г)+ г ™ +

+ f (ч) (Тл — Т г), (2) где Т1(Т r) — коэффициент Пелтье при температуре Т;

Т г — установившаяся температура спая

1 при охлаждении;

I — сила тока;

К вЂ” константа;

Т вЂ” температура в термостате;

r(Tx) — сопротивление термопары при температуре спая 1;

f(v) — функция скорости жидкости или газа, омывающего спай 1;

T> — температура жидкости или газа, омывающего спай 1.

При изменении полярности импульсов тока и неизменной величине силы тока температура спая 1, определяется уравнением г Т" 12

Π— Т1 (Г г) 1+ К(Тт Т г)+ — f (v) (Т" г — Тл), (3) где T — установившаяся температура спэя 1 при нагреве.

Вычитая уравнение (2) из уравнения (3) и-учитывая, что

dE

Т1(Т) = d T Т и г(T) = гО(1+а(à — ТО)), 1659865 где Т вЂ” текущая температура;

Е -- электродвижущая сила термопары;

Г = г(То)

Т = 273,15 К, после преобразований получают

- Т = T + Ti" T = T,"

25 f) (v) = (Т,"() т,"+т, ()т,")

+ г

30+4п

Температура спая 1, помещенного в контролируемый поток, вычисляется по значениям электродвижущей силы, пренебрегая изменением температуры спая, находящегося в термостате, причем ошибка в о и ределении температуры зависит от отношения площадей контактов электродов в спаях и может быть конструктивно сделана сколь угодно малой. где 1 — сила тока в цепи термопары, и — константа, а величину скорости и потока (v) определяют путем сравнения вычисленной функции скорости потока с функцией, определенной предварительно при помощи градуировок

Составитель А. Зоси

Техред М,Моргентал

Ф

Корректор Э. Лончакова

Редактор М. Товтин

Заказ 1840 Тираж 350 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

+ I (rp> а1 + re аг )+ К = f (v), (4) где гю, гго — температура электродов при

273,15 К, а, а — температурные коэффициенты сопротивления электродов термопары.

Обозначив

m1 а1 го а2 = n, f(v) — К = f > (v), получают из уравнения (4) уравнение (1).

Величина, стоящая в левой части уравнения (1), как и 1 (ч), является функцией только скорости жидкости или газа, омывающей спай 1 и может быть использована после определения в результате калибровки вида функции 1 (ч) для вычисления скорости потока.

Константа и определяется в результате калибровки при нулевой скорости потока, Значение производной электродвижущей по температуре при различных температурах определяются при градуировке термопары или из таблиц.

Формула изобретения

Способ измерения скорости газа или жидкости, включающий изготовление дифференциальной термопары с двумя спаями

5 разных размеров, размещение спая меньшего размера в контролируемом потоке, измерение ЭДС термопары и силы тока в цепи термопары, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, спай тер10 мопары большего размера помещают вне потока в термостат, включают в цепь термопары источник тока, подбирают направление тока и его силу согласно условию

T = (1 — 5) T где Т г — температура спая

15 термопары меньшего размера, Tn — температура потока, измеряют ЭДС термопары Е, силу тока 1 и температуру Т охлажденного спая термопары меньшего размера, затем меняют направление тока при неизменно20 сти его силы, измеряют ЭДС термопары и температуру T i нагретого спая термопары меньшего размера, затем вычисляют функцию скорости потока fp(v) по соотношению