Устройство для измерения пульсации температуры потоков

(19) (11 А 114 С О 1 К 7/16 БРЕТЕНИ ПИСАНИ ный униисво СССР1974.и ГогИгешеапяНог Удг 2,туЬР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свндетельсФ 523460, кл. С 01 К 7/14Ргеушцсп .Р. Сошрепяаг.1 о1 Ъе ТЬегша 1 Ьая оГ а ТЪ 1 пЕея 1 ягапсе ТЪегшошесег ЪуоГ а Сопягапг ТешрегагцгеАпешошегег.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОТОКОВ(57) Изобретение относится к облти температурных измерений и можбыть использовано при разработкеприборов для исследования характетик потоков газов и жидкостей, Целизобретения - повышение точностиизмерения пульсаций температуры.Устройство содержит термопреобразватель 1 сопротивления, усилительтермоанемометр постоянной темперары, включающий в себя чувствительный элемент 8, включенный в плечо1223056 15 мостовой схемы, образованной резисторами 9-11,и усилитель 12 обратнойсвязи, источник 13 тока. В устройство введены два масштабных усилителя 5 н 6, сумматор 7 и два фильтранижних 3 и верхних 4 частот. Введение новых элементов и образованиеновых связей между элементами устройства позволяет уменьшить влияние наоезультат измерения пульсаций ско 1Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано при разработке приборовдля исследования характеристик потоков газов и жидкостей.Целью изобретения является повышение точности измерения пульсацийтемпературы путем уменьшения влияния на результат измерения пульсацийскорости потока,На чертеже приведена блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит термопреобразователь 1 сопротивления, усилитель 2, фильтр 3 нижних частот,Фильтр 4 верхних частот, масштабныеусилители 5 и 6, сумматор 7, термоанемометр постоянной температуры,включающий в себя чувствительный элемент 8, включенный в плечо мостовойсхемы, образованной резисторами 9-11и усилитель 12 обратной связи, источник 13 тока.Устройство работает следующимобразом.Термопреобразователь 1 сопротивления и чувствительный элемент 8термоанемометра помещают в поток жидкости или газа, пульсации температуры которого необходимо йзмерить,Термопреобразователь 1 сопротивления, работающий в режиме термоанемометра постоянного тока, перегреттоком 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 скоростиу термопреобразователя 1 сопротивлерости потокаВыбор частотных характеристик фильтров верхних и нижних.частот осуществляют путем расчетас последующей экспериментальнойпроверкой, исходя из требуемой частотной характеристики устройства сучетом частотных характеристик термопреобразователя сопротивления итермоанемометра и параметров егоэлементов. 1 ил. 2ния выше, чем у термоанемометра.Вследствие этого в выходном сигналетермопреобразователя преобладают компоненты сигнала, вызванные изменениемтемпературы потока, а в выходном сигнале термоанемометра - компонентысигнала, 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 выходногосигнала термопреобразователя сопротивления, обусловленная медленными изменениями температуры и скорости, выделенная фильтром 3 нижних частот,усиливается масштабным усилителем 5до уровня, необходимого для компенсации чувствительности термоанемометра постоянной температуры к температуре потока, и через сумматор 7подается в мостовую схему термоанемометра в противофазе к сигналу термоанемометра, вызванному медленнымиизменениями температуры. Благодаряэтому среднее значение перегреваЗО термоанемометра не зависит от среднейтемпературы потока и слабо зависитот медленного изменения. скорости потока,Уровень сигнала пульсационной сосЗ 5 тавляющей, выделенной фильтром верхних частот, усиливается усилителем 6до величины, необходимой для компенсации чувствительности термоанемометра к пульсациям скорости, и через40 сумматор 7 также подается на мостовуюсхему термоанемометра в противофазеСоставитель В.КуликовТехред 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, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул,Проектная, 4 к сигналу термоанемометра, обусловлен ному пульсациями скорости потока. Так1 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 составляет для проволочного датчика К (1,8- - 2)К , а перегрев термопреобразователя сопротивления К й 1,1 К, где К - сопротивление нагретых датчиков; К- сопротивление датчиков при температуре среды.Выбор частотных характеристик фильтров верхних и нижних частот осуществляют путем расчета с последующей экспериментальной проверкой, ис 223056 4ходя из требуемой частотной характеристики устройства с учетом частотных характеристик термопреобразователя сопротивления и термоанемометраи параметров его элементов.Анализ устройства показывает, чтопри условии равенства динамическиххарактеристик датчиков термометраи термоанемометра, устройство имеетбыстродействие равное быстродействиюзамкнутой системы термоанемометрапостоянной температуры. В областинизких частот частотный диапазон устройства ограничен лишь частотой среза фильтров. Относительно турбулентных пульсаций скорости, потока устройство ведет себя,как фильтр нижнихчастот, с параметрами, определяемымихарактеристиками 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 результат 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 выходы соответственно через масштабные усилители подключены к входам сумматора, выход которого подключен к мостовой схеме.