Термоанемометр

0 П И С А Н И Е пщ 584252ИЗОБРЕТЕНИЯ Саюэ Советских Социалистических Республик(51) М. Кл,з С 01 Р 5/12 Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий(43) Опубликовано 15.12.77. Бюллетень46 (53) УДК 533.6.08(088.8) (45) Дата опубликования описания 09.12,77(54) ТЕРМОАНЕМОМЕТР Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости газа и жидкости в гидрометеорологии, метрологии, аэродинамике,Известны термоанемометры для измерения скоростей потоков газа и жидкости, содержащие измерительный мост с двумя термочувствительными элементами в виде полупроводниковых терморезисторов, источник питания, усилитель постоянного тока и индикатор 1, 21.Недостатками этих устройств являются сложность конструкции и схемы измерения, низкая точность измерений.Ближайшим к изобретению по технической сущности является термоанемометр, содержащий два термочувствительных элемента в виде р - п-переходов, включенных в прямом направлении в дифференциальную схему, причем один из них является датчиком, а второй - термокомпенсатором, нагреватель датчика, источник питания и показывающий прибор 3,Однако в этом устройстве датчик термоанемометра сложен конструктивно, а точность измерений недостаточна из-за влияния температуры измеряемой среды.Для упрощения конструкции и схемы измерения, увеличения точности измерения и уменьшения влияния температуры среды в предлагаемом термоанемометре в качестве нагревателя датчика используется коллекторныйпереход транзистора, эмиттерный р - п-переход которого является термочувствительнымэлементом датчика.На фиг. 1 представлена конструкция датчика описываемого термоанемометра с использованием корпусного транзистора; па фпг. 2датчик на основе бескорпусного транзистора;на фиг. 3 - принципиальная схема термоанемометра,Датчик термоанемометра состоит из транзистора, в котором переход коллектор - база 1используется как нагреватель датчика, р в ипереход эмиттер в ба 2 как термочувствительный элемент, кристаллодержатель 3 черезоснование 4 осуществляет тепловой контакткристалла 5, на котором находятся переходы,с корпусом 6. Корпус транзистора являетсяодновременно и тепловыделяющей поверхностью, осуществляющей тепловой контакт датчика с измеряемой средой.Бескорпусной транзистор тоже можно использовать в качестве датчика термоанемометра. В нем кристаллодержатель 7 одновременно являстся теплоотдающсй поверхностью.Сам транзистор покрыт влагозащитной изоляцией 8,Термоанемометр состоит из термочувстви 30 тельных элементов: датчика Т, и термоком 584252пенсатора Т включенных в дифференциальную схему, в которую входят также нагрузочные резисторы Л и Лъ резистор Яз коллекторного смещения, источник напряжения Е и резисторы смещения Яс,Йс,Термоанемометр работает следующим образом,При включении р - п-переходов в дифференциальную схему в диагонали образуется сигнал, пропорциональный разности температур этих переходов. Схему можно сбалансировать так, чтобы выходной сигнал равнялся нулю, если один из р - а-переходов нагрет, а второй холодный, т. е. когда датчик находится в неподвижной среде. При увеличении скорости газа, обтекающего датчик, увеличится тепло- отдача, и температура его понижается. На выходе схемы появится сигнал, пропорциональный скорости газа. Нагрев датчика осуществляется мощностью, рассеиваемой на коллекторном переходе транзистора, Эта мощность образуется за счет тока перехода эмиттер - база, проходящего практически без изменений через базовую область в коллектор, и напряжения на коллекторном р - п-переходе, образуемого за счет смещения на резисторе Лз.Сопротивление эмиттерного перехода низкое (10 - 500 м), поэтому ток эмиттера определяется сопротивлением резистора Ль Напряжение на переходе коллектор - база выбирается на один - два порядка больше напряжения перехода эмиттер - база, которое составляет две - три десятых вольта. Поэтому мощность, рассеиваемая на транзисторе, не зависит от температуры измеряемой среды, Мощность нагрева легко регулируется путем изменения напряжения на коллекторе без из 4менения параметров дифферейциальной схемы. На выходе схемы образуется очень большой сигнал даже (и это очень важно) при небольших нагревах датчика термоанемометра, 5 Проволочные датчики нагреваются до 500 Си выше, в то время как транзисторные достаточно нагреть на 20 - 30 С, чтобы получить такую же чувствительность, С уменьшением нагрева датчика возрастает точность измере ний. формула изобретенияТермоанемометр, содержащий два термо чувствительных элемента в виде р - и-переходов, включенных в прямом направлении в дифференциальную схему, причем один из них является датчиком, а второй - термокомпенсатором, нагреватель датчика, источник пита ния и показывающий прибор, о т л и ч а ющ и й ся тем, что, с целью упрощения конструкции и схемы измерения, увеличения точности измерения и уменьшения влияния температуры среды, в качестве нагревателя датчика 25 используется коллекторный переход транзистора, эмиттерный р - а-переход которого является термочувствительным элементом датчика.Источники ин(рормации,30 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство249800, кл,6 01 Р 5/12, 1960.2. Патент США3709035, кл, 73 - 188,1973.35 3, Орлов Т. В. Транзисторный термогидроанемометр, Известия ВУЗов СССР, Приборостроение,9, 1968, с. 111.