Способ градуировки термоанемометра и устройство для его осуществления

(19) (1 Р 21/00; С 01 Р 5/1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИ 1(56) 1. Бредшоу П. Введение в турбулентность и ее измерение, "Мир", 1974, с, 227-228.2. Бсг 1 сКегг Н. НгкйгаЬе ппй Н.1 Ыд 1 шапешошейге ЧЕВ ЧЕК 1.АС ТЕХЫ 1 К, Вег 1 п, 1974, с. 173 (прототип).(54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ТЕРМОАНЕМОМЕТРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ градуировки термоанемометра, включающий подачу на входычувствительного элемента синусоидального питающего напряжения, градуировочных сигналов скорости при разныхзначениях температуры потока газа,регистрацию амплитуды выходного сигнала и определение зависимости амплитуды выходного сигнала от скорости,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью расширения области примененияи повьппения точности, дополнительно регистрируют фазовые сдвиги на выходе электрической схемы по отношению к питающему напряжению, определяют зависимость фазы выходного сигнала от скорости и температуры потока газа, а при определении градуировочных характеристик расчетно-анали- . тическим путем устанавливают зависимости температуры и скорости от фазы и амплитуды выходного сигнала.2. Устройство для градуировки термоанемометра, содержащее блок задания и контроля скорости и температуры потока газа, чувствительный элемент, включенный в одно плечо мостовой электрической схемы, источник питающего напряжения, включенный в однудиагональ мостовой схемы, к второй диагонали которой подключены последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор, вычислительный блок и регистратор, о т л и ч а ю- р щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения точности, оно дополнительно снабжено фазовым детектором, опорный вход которого подключен к источнику питающего напряжения, измерительный входк выходу усилителя, а выход - к вто-, рому входу вычислительного блока, 1 1",21Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам и устройствам градуировки термоанемометров.Известен способ градуировки термоанемометра, заключающийся в установлении зависимости выходного сигнала термоанемометра от скорости при нескольких температурах газового потока. Устройство для реализации ука занного способа содержит электрическую схему с термоанемометром, задатчики скорости и температуры газового потока 1 .Недостатком указанного способа 15 является низкая точность градуировки.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, заклю" чающийся в подаче на входы чувствя О тельного элемента синусоидального сигнала, градуировочных сигналов скорости при разных значениях температуры потока газа, регистрации амплитуд выходного сигнала и установленни зависимости амплитуды выходного сигнала электрической схемы от скорости и температурных поправок ЦУстройство для реализации укаэанного способа содержит блок задания и контроля скорости температуры потока газа чувствительный элемент, включенный в одно плечо мостовой электрической схемы, тремя другими плечами которого служит узел регу лировки, источник питающего электрического сигнала, включенный в одну .диагональ мостовой схемы, к второй диагонали которой подключена цепь последовательно соединенных усилителя, амплитудного детектора, вычислительного блока и регистратора 2,Недостаток известного способа и устройства состоит в том, что они имеют существенную погрешность измерения, связанную с изменением температуры исследуемого потока газа, а также узкую область применения,Цель изобретения - расширениеобласти применения и повышение точности,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу, включающемуподачу на входы чувствительного элемента синусоидального питающего напряжения р градуировочных сигналовскорости прн разных значениях температуры потока газа, регистрацию амб 21 2плитуды выходного сигнала и определение зависимости амплитуды выходногосигнала от скорости, дополнительнорегистрируют фаэовые сдвиги на выходе электрической схемы по отноыению к питающему напряжению, определяют зависимость фазы выходногосигнала.от скорости и температурыпотока газа, а при определении градуировочных характеристик расчетно"аналитическим путем устанавливаютзависимости температуры и скоростиот фазы и амплитуды выходного сигнала,Устройство для градуировки термоанемометра, содержащее блок заданияи контроля скорости и температурыпотока газа, чувствительный элемент,включенный в одно плечо мостовойэлектрической схемы, источник питающего напряжения, включенный в однудиагональ мостовой схемы, к второйдиагонали которой подключены последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор, вычислительныйблок и регистратор, дополнительноснабжено фаэовым детектором, опорныйвход которого подключен к источникупитающего напряжения, измерительныйвход - к выходу усилителя, а выход -к второму входу вычислительного блока.На фиг. 1 показано изменение амплитуды и фазы выходного сигнала привоздействии на термоанемометр газового потока со скоростью 7 и температурой Т; на фиг. 2 - структурная схема устройства для градуировки термоанемометра,Сущность способа заключается в том,что физические свойства чувствительного элемента термоанемометра изме" няются под действием ряда параметров.При этом выходные сигналы схемы являются функциями этих параметров".А = А(Ч, Т); Ср =ср СЧ, Т),где А - амплитуда выходного сигналатермоанемометра;- фазовый сдвиг на выходе электрической схемы по отношениюк питающему синусоидальномунапряжению.Амплитуда и фаза выходного сигналапо-разному зависят как от скорости,так и от температуры, Математическаяобработка градуировочных характеристикдает возможность определить зависимость амплитуды А и Фазы Ч регистри3 11246 руемого сигнала термоанемометра от измеряемых параметров Ч и Т.Устройство содержит блок 1 дания и контроля скорости и температуры потока газа, чувствительный элемент 2, включенный в плечо мостовой схс."1, состоящей из нерегулируемых 3 и 4 и регулируемого 5 (узел регулировки) элемента. Источник питающего электрического напряжения 6 включен в одну ди О агональ моста. Ко второй диагонали моста подключена цепь последовательно соединенных ускпителя 7, например операционного усилителя с функциональным входом, амплитудного детек тора 8 вычислительного блока 9 и регистратора 10. В качестве вычислительного блока в предложенном устройстве целесообразно использовать цифровой вычислитель, состоящий из 20 входных аналого-цифровых преобразователей, синхронизатора и собственно вычислителя. Фазовый детектор 11 подключен своим опорным входом к источнику 6 питающего напряжения, а 25 измерительным входом- к выходу усилителя 7. Выход фазового детектора 11 подключен к второму входу вы". числительного блока 9, Фазовый детектор может быть выполнен, например З 0 в виде двух компараторов напряжения,21 4объединенных своими выходами на схеме совпадения, выход которой яв" ляется выходом фазового детектора.Устройство работает следующим образом.Источник .синусоидального напряжения 6 питает диагональ измерительного моста. Блок задания и контроля скорости и температуры газового потока 1 создает градуировочное воздействие, которое изменяет параметры чувствительного элемента 2. Амплитуда и фаза этого сигнала являются функциями скорости Ч и температуры Т. Усилитель 7 и амплитудный детектор 8 выделяют изменения амплитуды, а фазовый детектор - изменения фазы выходного напряжения по отношению к питающему напряжению. Напряжения с выходов амплитудного детектора 8 и фазового детектора 11 поступают на вход вычислительного блока 9, где осуществляется обработка согласно вьппеуказанному алгоритму.Предложенный способ и устройство для его реализации повышают в 510 раэ точность измерения скорости в условиях изменения температуры газового потока, тем самым расширяется область применения.