Тепловой микрорасходомер

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 54 84 А Р 168 1 5 ПИСА РЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВ ов РАСХОДОМЕР и осится к измерению АЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт редк металлической промышленности "Гиредмет" и Московский институт электронной техники(56) Авторское свидетельство СССР У 322620, кл. С 01 Р 1/68, 1970.Коротков П.А. Тепловые расходомеры. Л.: Машиностроение, 1969, с,102.Френкель Б,А. Измерение малых ими рорасходов продуктов нефтехимических производств, М,: ЦНИИТЭнефтехим, 1973, с.76-78.,(57) Изобретение отн микрорасхода газов и может быть использовано в химической промышленности, газовой хроматографии и др. областях, Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния изменения пространственногоположения расходомера и чувствительности, На измерительной трубке 1 размещены .два нагреваемых термочувствительных элемента 4 и 5 длиной 10-40 диаметров измерительной трубки. Изме-, рительная трубка заключена в теплоизолирующий экран 10, установленные от нее на расстоянии 0,8-1,0 мм. Нагреваемие термочувствительные элементы включены в мостовую измерительную схе- О му. При появлении потока газа величина разбаланса моста характеризует его массовый расход, Наличие тепло- изолирующего экрана исключает конвективные потоки, что повышает точностьзмерения расхода. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к приборостроению, а именно к измерению микрорасхода газов, и может быть использовано в газовой хроматографии, произВодстве полупроводниковых материалов,Химической и других отраслях промьпппенности,Цель изобретения - повьппение точКости измерения за счет уменьшениявлияния изменения пространственногоположения расходомера и чувствительности.На фиг1 показана схема устройст-,ва, разрез А-А,на фиг.2 " градуировоч ные характеристики устройства,Тепловой микрорасходомер (Фиг,1)состоит из измерительной байпаснойтрубки 1, установленной параллель"но основной трубке 2 с постояннымдросселем 3, На поверхности измерительной трубки 1 расположены нагреваемые термочувствительные элементы 4 и 5, соединенные в мостовуюизмерительную схему, образованную реэисторами 6-8. Между измерительнойтрубкой 1 и тепловым экраном 9, расположенным в корпусе (не показан),размещен теплоизолирующий экран 10,который может быть иэгоговлен, например, из пластмассы керамики и пр,Длина нагреваемых термочувствительных элементов составляет 10-40 диаметров измерительной трубки, ширина35 может составлягь 1-2 длины окружнос тей измерительной трубки.В качестве нвгреваемых термочувствительных элементов могут использовать.ся металлополимерные чувствительные элементы, выполненные на гибкой полимерной подложке, Основой"этих элементов является Фольга, например, из никеля толщиной 3-15 мкм, на которой методом фотолитографии сформирована топология чувствительного элемента. В качестве изоляции и для защиты от воздействия окружающей среды, в том числе агрессивной, поверхности нагре" ваемых термочувствительных элементов покрывают слоем полиимида, Толщину стенки, измерительной трубки, целесооб" разно выбирать в пределах 0,01-0,05 ее диаметра. Нагреваемые термочувствительные элементы могут быть наклее 55 ны на поверхности измерительной трубки, либовыполнены на гибкой полимерной подложке, которая образует измерительную трубку с цилиндрическим ка-:. налом круглого сечения, через которуюпроходит контролируемый гаэ.Устройство работает следующимобразом.При подаче напряжения питания Пна мостовую измерительную схему происходит нагрев термочувствительныхэлементов 4 и 5 и, соответственно,измерительной трубки 1. После прогрева измерительной трубки 1 и установления равновесия мостовой измеритель"ной схемы подают в измерительнуютрубку контролируемый газ, При появлении потока газа происходит перерас"предепение температуры по длине измерительной трубки 1, в результате чегоизменяются величины сопротивления на"греваемых термочувствительных элементов 4 и 5 и нарушается равновесиемоста, Величина разбаланса мостовойизмерительной схемы пропорциональнаирасходу измеряемой среды. С помощьюпостоянного дросселя 3 в байпаснойлинии основной трубки 2 изменяют диапазон измерения расхода. Расходомеризмеряет расход удельной теплоемкости потока непосредственно. Эта,практически не зависящая от давления величина позволяет осуществлять пересчетшкалы микрорасходомера, отградуированного на одном газе, на любой другойгаз с известными теплофизическимисвойствами, Для повышения чувствительности устройства целесообразно длинунагреваемых термочувствительных элементов выбирать в пределах 10-40 диаметров измерительной трубки,Наличие теплоизолирующего экранапозволяет повысить точность измерения расхода, поскольку в щелевых зазорах в пределах 0,8-1,0 мм не развиваются конвективные потоки, Эти пределы являются критическими величинами и не связаны с геометрическимипараметрами теплового микрорасходомера. Если расстояние между измерительной трубкой и теплоизолнрующимэкраном меньше чем 0,8 мм, то экраннагревается и снижается температураизмерительной трубки, те. снижаетсячувствительность и увеличивается погрешность эа счет уменьшения отношения абсолютной величины сигнала ксумме шумов. Если расстояние междуизмерительной трубкой и тенлоизоли"рующим экраном больше чем 1,0 ммто появляется конвективная составляющая в теплообмене, что приводит к сни1545084жению точности измерения, так как появляется дополнительная погрешностьот положения прибора в пространствеи температуры окружающей среды,На фиг,2 приведены градуировоч"ные характерис-ики устройства. Графики получены при измерении расходаразных сред при напряжении питаниямостовой измерительной схемы 1 = 10=24 В, измерительная трубка выполненаиз никеля ф 1,0 х О,1 мм. Эксперименты, проведенные с различными контролируемыми газами и различными геомет"рическими соотношениями измерительных 15трубок, показали, что на точность измерения расхода практически не влияетизменение положения расходомера отгоризонтального, при этом дополнительная погрешность от температуры неболее 0,052/град, что в б раз меньше,а чувствительность в 1,25 раз выше,чем в известном устройстве при неизменных общих признаках. Формула изобретения1, Тепловой микрорасходомер, содержащий размещенную в корпусе с тепловым экраном измерительную трубку срасположенными на ней двумя нагреваетмыми термочувствительными элементами,включенными в мостовую измерительнуюсхему, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения влияния изменения пространственного положения расходомера, измерительная трубка заключена в дополнительный тенлоизоляционный экран, установленный коаксиально .с зазором 0,8-1,0 мм, при этом длинаэкрана превышает длину измерительного участка,2. Микрорасходомер по и, , о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, длинакаждого нагреваемого термочувствительного элемента равна 10-40 диаметрамизмерительной трубки.