Термоанемометр

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСК СПУБЛИК 0086 А 09) (11)(51) О 01 Р 5/.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЦТИ 3 ИЗОБРЕТЕНИЯ ;.ОПИСА К АВТОРСК ЕТЕЛЬСТВУ идных кристых выполненыельные элемепо п 1; о ттем, что извительный элнитевидногоика с тремядний вывод пнесимметрич нты.е 2 ий(54) (57) 1. ТЕРМОАНЕМОМЕТР, содержащий измерительный и компенсирую. - щий термочувствительные элементы, выполненные из нитевидных кристаллов полупроводника, расположенные параллельно друг другу и перпендикулярно оси потока и включенные в плечи измерительного моста с источником питания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, комнен сирующий термочувствительный элемент расположен в потоке выше измерительного на расстоянии и ое свидетельство СССР01 Р 5/12, 1975.свидетельство СССР01 Р 5/12, 15,02.77 по Й.2, о ттем, что сопющего термонта определяЫР+ Ы(72) А.И. Дрожжин71 Во онежский и- диаметр нителов, из котортермочувстви2. Термоанемометрличающийсярительный термочувстмент выполнен. в видекристалла полупроводвыводами, причем сресоединен к кристаллуотносительно крайних3. Термоанемометрл и ч а ю щ и й с яротивление компенсирчувствительного элемется по формуле сопротивления измерительных термочувствительных элементовпри температуре неподвижной среды Т изаданных рабочих токахЭ и Эр соответственно;температурные коэффициенты сопротивлениясоответствующих термочувствительных элементов.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения малых скоростей движения. неустановившихся, пульсирующих и стационарных газожидкостных потоков,Известно устройство, в которомчувствительные элементы для температурной компенсации среды обычновключаются в смежные плечи моста. Впотоке они располагаются последовательно, в результате чего один оказывается в тепловом поле другого (13.Наиболее близким к изобретениюявляется термоанемометр, содержащийизмерительный и компенсирующий термочувствительные элементы, выполненные из кристаллов полупроводника,расположенные параллельно друг другу и включенные в плечи измерительного моста с источником питания 23. 20К недостаткам данного техническогорешения относятся нйзкие чувствительность и точность измерения скоростипотока, относительно большая инерционность.Цель изобретения - повышениеточности и чувствительности.Для достижения поставленной целив термоанемометре, содержащем измерительный и компенсирующий термочув З 0ствительные элементы, выполненныеиз нитевидных кристаллов полупроводника, расположенные параллельнодруг другу и перпендикулярно оси потока и включенные в плечи измеритель ного моста с источником питания,компенсирующий термочувствительныйэлемент расположен в потоке вышепервого на расстоянии401 Ка,где К - постоянный коэффициент, равный 20;а - диаметр нитевидных кристаллов, из которых выполнены 45термочувствительные элементы.Кроме того, измерительный термочувствительный элемент выполнен в виде нитевидного кристаллаолупроводника с тремя выводами, причем 50 средний, вывод присоединен к кристаллу несимметрично относительно крайних.При этом сопротивление компенсирующего термочувствительного эле мента определяется по формулефг ггде В В - сопротивления измери 1 гтельных термочувствительных элементов притемпературе неподвиже.йсреды То и заданныхрабочих токах Тр исоответственно,ог, Ы - температурные коэффициенты сопротивления термочувствительных элементов.На фиг, 1 представлена электрическая схема предлагаемого термоанемометра; на фиг. 2 - вольт-амперная характеристика термочувствительного элемента; на фиг. 3 - электрическая схема при выполнении термочувстви. - тельных элементов в виде кристалла с тремя выводами; на фиг. 4 - вольтамперная характеристика, соответствующая схеме на фиг. 3; на фиг,5 Ъ, б, Е, ъ ) - взаимное расположение термочувствительных элементов в потоке на фиг. б (а, б, в,ъ ) то же, при выполнении измерительного элемента на основе кристалла с тремя выводами.Термоанемометр состоит (фиг. 1, 3, 5 и б) из нитевидного кристалла 1 с сопротивлением В, являющимся термокомпенсирующим, и из нитевидного кристалла 2, расположенного в потоке параллельно кристаллу 1. К кристаллу 2 (фиг. 3 и б) присоединены омичные контакты и токовые выводы 3, 4 и 5, при этом средний контакт и вывод 4 расположен несимметрично по отношению к крайним выводам 3 и 5. В результате сопротивления В и В между выводами 4-5 и 4-3 соответственно неравны (Б В ).гПри этом кристалл 2 с сопротивлением В 1 (фиг. 1 и 3) является измерительйым. Б и В - сопротивлег юния в плечах моста, служащие для его балансировки; В 4 - сопротивление для регулировки рабочего тока; Е - источник питания; 0 Ш - выходное напряжение измерительного моста.Термоанемометр работает следующим образом.Сопротивление Б термочувствительного элемента включается в плечо измерительного моста в режиме саморазогрева. При этом величина протекающего через него рабочего тока 1 с, выбирается соответствующей отрицательному дифференциальномурабсопротивлению вольт-амперной характеристики (ВАХ)(фиг. 2). Сопротивление Б компенсирующего термочувствительного элемента включается в противоположное плечо измерительного моста по другую сторону измерительной диагонали (фиг. 1 и 3), Величина протекающего чреез В тока 1 д выбирается соответствующей линейному участку его ВАХ (фиг. 2 и 4) и це приводит к перегреву терморезистора над температурой окружающей среды. Поэтому при постоянной температуре как в отсутствии движениясреды, так и в потоке сопротивление В не изменяется. Сопротивление В,; помещенное в поток так, чтобы на него не попадало тепловое поле термочувствительного элемента В, реагирует только на изменения тем пературы измеряемой среды. При этом, если обеспечивается условие ДВ=ЬВ.,1 то обеспечивается полная термокомпенсация, т.е, полностью исключается ошибка измерений, .обусловленная 10 изменением температуры окружающей среды.Термокомпенсирующий элемент с сопротивления В помещается в пото- ке выше измерительного с сопротив лением В на расстоянии/ где к - постоянный коэФФициент, рав Оный 20а - диаметр нитевидных кристаллов.Причем сопротивление В компенсирующего термочувствительного эле мента выбирается из соотношения для случая .фиг. 211"г ггде В,В - сопротивления термочувствительных элементовпри температуре неподвижной среды Т, и заданных рабочих токах 1 Р и1 Р соответственно;Р 1Ы ,Ы, Ы - температурные коэффийиенты сопротивлений терморегуляторов соответственно.Ы 1Для случая Фиг, 1 - В = в " В,Изобретение может быть использовано в более широком диапазоне ско- ростей потоков при лучшей точности измерений. Кроме того, чувствительность термометра (7 В с ьГ) выще, чем в известных технических решениях, которая при малых скоростях потока равна 4,5 В с м-" и быстро уменьшается до 2 В с м- при увеличении скорости в 2 раза.1080086 1 л г фиЕ 5 Составитель Б. СысТехред Т.Кастелевич Корректор В.Синицкая Реда М. Келеме аказ 132 113 лиал ППП "Патент Проектная жгоро Тир ИПИ Госуда по делам и 5, Москва, Ю Ун Юг ж 823ственцого комитет обретений и откры Ж, Раушская на ПодписноСССРй