Термоанемометрический датчик

О П И С А Н И ЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕПЬСТВУ Сфвз СоветскихСоциалистическихРеспублик 679880(61) Дополнительное к авт, саид-ву(22) Заявлено 010378 (21) 2585161/18-10с присоединением заявки Йф(51)М. Кл.2 6 01 Р 5/12 Государственный комитет СССР оо делам изобретений и открытийОпубликовано 15,08.79 Бюллетень Мф 30 Дата опубликования описания 200879(71) Заявитель Уфимский авиационный институт им. Орджоникизде(54) ТЕРМОАНЕМОМЕТРИЧЕСКИР ДАТЧИК Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении параметров,например скорости движения, газовых и жидких сред в экспериментальной аэрогидродинамике.Известны термоанемометрические датчики в виде полупроводниковых бусинок, закрепленных на токоподводах (1)Однако такие датчики не работоспособны при:высоких температурах контролируемых сред.Известны термоанемометрические датчики с чувствительными элемента ми в виде тонких металлических нитей 23.Недостатком этих датчиков являются большие температурные погрешности20, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является тер моанемометрический датчик3), содержащий термочувствительный элемент, неподвижно закрепленный на токоподводах, которые установлены на державке е.В этом датчике обеспечена темпе" ратурная компенсация за счетприменения токоподвода в виде биметалличес- З 0 2кой пластины, контактйрующего с чувствительным элементом.Недостатком данного датчика является наличие погрешностей за счет непостоянства контактного сопротивления токоподвода, выполненного в виде биметаллической пластины, с чувствительным элементом (нитью). Это обусловлено тем, что в процессе разогрева нити за счет протекающего через нее электрического тока происходит окисление токоподвода.и нити в месте контакта., Контактное сопро- тивление меняется при работе датчика в агрессивных и злектропроводных средах, что существенно ограничивает их применение в практике измерений, так как возникают погрешности в температурной компенсации.Целью изобретения является устранение температурных погрешностей.Это достигается за счет того, что в предлагаеитй термоанемометрический датчик, содержащий термочувствительный элемент, неподвижно закреп" ленный на токоподводах, которые установлены на державке, введена биметаллическая спираль, один конец которой неподвижно соединен с державкой.+ НдТ-НдЛЮ 5 При изменении температуры средыьТс изменяется температура биметаллической пластины, из которой выполнена спираль, что вызывает ее прогиб, вызывая, в свою очередь, пово рот нити на угол дс(,относительновектора набегающего потока Ч. Изменение угла до(, вызывает изменениерассеиваемой мощности дН ( нити засчет ее поворота относительно вектора скорости. Параметры биметаллической спирали (пластины) и металлической нити могут быть выбранытаким образом, чтобы составляющаямощности (Т -Тс)дН (см. соотношение 3) в любой момент времени быларавна составляющей Н ьТс, т.е.(Т-Т ) дн= Ндтсчто приводит к компенсации в правойчасти равенства (3) составляющейН дТс, вызывающей появление в выходном Ьигнале датчика погрешности отизменений температуры контролируемой среды, т.е. обеспечивается устранение температурных погрешностей.Формула изобретения Известно, что чувствительностьнити (величина изменения коэффициента рассеяния при данном изменениискорости движения среды) при действии на нее набегающего потока со скоростью Ч находится в зависимости отуглас(. набегающего потока, Чем меньше угол с( тем меньше чувствительность нити к изменениям скорости дЧ,т.е. тем меньше изменение коэффициента рассеяния нити.Следовательно, изменение коэффи циента рассеяния дН нити, в общем 45случае, состоит из двух составляющихдН=дН+дМНа чертеже приведена принципиальная схема описываемого устройства.Чувствительный элемент в виде металлической нити 1 закреплен на токоподводах 2 и 3, которые установлены на державке 4. Державка закреплена на торце спирали 5 из бимЕтал" лического материала. На нить набегает поток со скоростью Ч под угломс(Устройство работает следующим образом.Термочувствительный элемент в виде металлической нити 1 разогревается за счет протекающего через него тока до температуры Т.В любой момент времени на термочувствительном элементе существует баланс мощностей- ток через ниты- электрическое сопротивлениеметаллической нити;коэффициент рассеяния;температура нагрева нити;температура контролируемойсреды.малых приращениях параметров изменения скорости Ч) равенстможет быть записано в вариациях2 Зт гТ Д Эт+ Зт Д т = ( Т-тс) Д Н Ф Н ДТ- Н ДТс ( 2 ) где дН ( - изменение коэффициента рас-осеяния за счет изменения скорости движения потока;ЬН - изменение коэффициентарассеяния за счет изменения углового расположения нити к вектору скорости движения потока. В этом случае выражение (2) запишется в виде23 Г д ЭТ+3 дГ -(Т Тс)дН+(Т Т 1 дН+ Термоанемометрический датчик, содержащий термочувствительный элемент,неподвижно закрепленный на токоподводах, установленных на державке,отличающийся тем, что,с целью устранения температурныхпогрешностей, в него введена биметаллическая спираль, один конец которой неподвижно соединен сдержавкой.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Ференец В,А. Полупроводниковые струйные термоанемометры. М.,Энергия, 1972,с.42,2. Маякин В.П., Донченко Э.Г.Электронные системы для автоматического измерения характеристик потоков жидкостей и .газов, М., Энергия, 1970, с, 8.3. Заявка 9 2389096/18-10,кл. С 01 Р 5/12, 29.07.77, по которой вынесено положительное решениео выдаче авторского свидетельства679880 ставитель ЮхредИ. Астал сов орректор В Синицк актор С. Хейфи каз 4781/ илиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проект 39 Ти ЦНИИПИ Госудапо делам из 113035, Москва,аж 1090 ственного бретений -35, Рауш Подписное комитета СССР открытий кая наб., 1. 4/