Устройство для измерения параметров газовых потоков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 618655, кл. С 01 К 13/02, 1978,Авторское свидетельство СССРР 905865, кл. С 01 Р 5/12, 1982.Авторское свидетельство СССР У 1140044, кл, 6 01 К 13/02, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и исключает погрешности измерений температуры и скорости газовых потоков, обусловленных БО, 1437694 А 1(51)4 С 01 К 13/02, С 01 Р 5/12," .С 01 1. 9/06 периодическими вспышками пульсаций давления, электромагнитных помех и температур в широких диапазонах температур и скоростей, Устройство содержит термоанемометр 1 постоянной температуры с датчиком 2, умножитель 3, управляемый источник тока и измерительный преобразователь температуры 5 с датчиком 6, четыре аналоговых ключа 10-13, два блока усреднения (7 и 14), каждый из которых содержит фильтр нижних частот и устройство выборки-хранения, согласующее устройство 17, инвертор 18, КЯ-триггер 24, измерительный преобразователь давления 19, фильтр нижних частот 20, компаратор 21, одновибратор 22, источник пороговых напряжений 23, регистратор 25. 1 ил.С:Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля измерения быстроменяющихся температуры скорости и давления газовых5потоков.Целью изобретения является повышение точности измерения температурыи скорости неизотермических и неизобарических потоков газа,На чертеже представлена блок"схемапредлагаемого устройства,Устройство содержит термоанемометрпостоянной температуры (ТАПТ) вмостовую схему которого включен реэистивный датчик 2, умножитель 3, управляемый источник 4 тока, иэмери"тельный преобразователь 5 температуры с резистивным датчиком 6, первыйблок 7 усреднения с Фильтром 8 нижних 20частот ФНЧ) и.устройством 9 выборкихранения УВХ.) четыре аналоговых ключа 10-13, второй блок 14 усреднения сФНЧ 15 и УВХ 16, согласующее устройство 17 последовательно соединенное с 25инвертором 18 чзмерительный преобразователь 19 давления (ИПД), соединенный через ФНЧ 20 и компаратор 21 содновибратором. 22, источник 23 порогоЭых напряжений подключенный к опорным входам компаратора 21, КЯ-триггер24 и регистратор 25, к первому и второму входам которого подключены соответственно выходы ключей 10 и 11, 12и 13, а к третьему - выход ИПД 19.ИНФОрмационные входы ключей 1 О -13 соединены соответственно с выходомТАПТ 1 непосредственно и через первыйблок 7 усреднения, а с выходом преобразователя 5 - непосредственно и через 40Второй блок 14 усреднения. Управляющие входы ключей 10 - 13 подключенысоответственно к инверсному и прямомувыхоцам Б.Я-триггера 24 и выходам инвертора 18 и согласующего устройства17 одновременно соединенного с Б-вхо.дом триггера 24, Р.-вход которого соединен с вьп,"Одом Одновибратора 22, Квыходам ТАПТ 1 и преобразователя 5подключен своими входами умножитель3 выход которОго соединен через управляемый источник 4 тока с одним изузлов измерительной диагонали мостовой схемы ТЛЛТ 1Устройство работает следующим образом,На вход согласующего устройства 17подают сннхронизир 57 ющуя последовательность импульсов с ген раторного оборудования исследуемого объекта периодического действия, например импульсного лазера, ударной аэродинамической трубы и т,п которая преобразуется им в периодическую последовательность положительных управляющих импульсов напряжения 1 П. Резистивные датчики 2 и 6 выбирают идентичными по своим Физическим свойствам и конструкии, чтобы гарантировались одинаковые динамические свойства, а размеры всех трех датчиков, включая и датчик ИПД 19, обеспечивали локальность измерений. Сигналы температуры Б и скорости Б(П - электрическое напряжение," ч и О - скорость и температура потока газа соответственно с блоков 1 и 5 одновременно посту" лают на инФормационные входы ключей 10 и 12,блоков 7 и 14 усреднения, а также умножителя 3, который совместно с управляемым источником 4 тока создает на резисторе 26 мостовой схемы ТАПТ 1 падение напряжения, пропорциональное произведению 6 ч, Это компенсирует зависящую от температуры часть изменения напряжения на реэистивном датчике 2, которое аддитивно по Отношению к температуре и скорости газового потока, и тем самым обеспечивает инвариантность сигнала П ТАПТ 1 по отношению к вариа- циям температуры потока относительно начальной температуры, при которой производилась градуировка ТАПТ 1,По приходу переднего Фронта положительного 1-го импульса последовательности БС выхода согласующегоустройства 17 через инрертор 18 выклю"чается ключ 12, т,е, на регистратор 25 не проходит напряжение Б с выхоВ да преобразователя 5, и одновременно включается ключ 13, При этом сглаженный ФНЧ 15 сигнал О 8Г(8) запоминается в УВХ 16, Таким образом, в течение длительности -го импульса в регистраторе 25 фиксируется значение усредненной температуры 8 потока газа к моменту прихода 1-го импульса из Бг . По окончании ь"го импульса ключ 13 закрывается, а ключ 12 открывается сигналом с выхода инвертора 18 и в течение времени до прихода 1+1-го импульса на вход регистратора 25 проходит неискаженный помехами сигнал 11,. Если вспьппки электромагнитных помех отсутствуют, легко предусмотреть прохождение сигнала 11з1437694 11 происходит в течение разных по длительности промежутков времени, так .как момент выработки сигнала 11 1 случаен и зависит от степени возмущения потока газа эа каждый импульс из БСигнал давления Цр проходит на регистратор 25 с выхода ИПД 19 непосредственно,Таким образом, предлагаемое устрой 24 не перебросится импульсом по Е-вхо- лярные транзисторные микросборки. ФНЧду, Такой импульс вырабатывается из и УВХ могут быть выполнены на операсглаженного фНЧ 20 сигнала давления ционных усилителях. Согласующее уст 0 двухпороговым компаратором 21 в ройство реализуется на резистивномсоответствии с выражением 30 делителе напряжения и компараторе,0 П О11 ПОр 1Р11 РОР Источник пороговых напряжений строится по схеме прецизионного источника напряжения с выходным делителем,где Б - выходное напряжение компаРегистратор представляет собой, наратора 21;пример, магнитограф типа НОи т,п,ю арпороговые напряжения.срабатывания компаратора,которые задаются из соображеформула из обре тенияний требуемой точности учета Устройство для измерения параметвлияния давления на сигнал ров газовых потоков, содержащее измеТАПТ рительный преобразователь скорости -и одновибратором 22, который при Б термоанемометр постоянной температу 1 вырабатывает короткий импульс пос-ры с резистивным датчиком, включентоянной длительности, примерно такой ным в мостовую схему, измерительный же, что и длительность импульсов в преобразователь температуры в напря 1, В результате гарантируются од- .жение с резистивным датчиком, управ 45новременное появление единичных потек- ляемый источник тока, выход которого циалов на входах ВЯ-триггера 24 и его соединен с одним из узлов измеритель- правильная работа. Как только КЯ-триг- ной диагонали мостовой схемы термогер. 24 перебросится укаэанным импуль- анемометра, а его вход подключен к сом, ключи 10 и 11 изменяют свое сос- выходу умножителя, два входа которотояние и на регистратор 25 проходит го раздельно подключены к выходам изнеискаженный пульсациями давления и мерительных преобразователей скоросэлектромагнитными помехами сигнал 11= ти и температуры, и регистратор, о тГ(у) до момента прихода х+"го им- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с пульса из последовательности 11 ги 55 целью повышения точности измерения далее все повторяется, Таким образом, температуры и скорости газовых потов отличие от температурного сигнала ков, в него введены четыре аналого 11 регистрация скоростного сигнала вых ключа, два блока усреднения, кажна регистратор 25 непосредственно с выхода преобразователя 5,Регистрация скоростного сигнала 11. происходит несколько иначе, так как высокоинтенсивные пульсации дав 5 ления, которые возникают в моменты появления импульсов 11 Ди искажают сигнал ТАПТ 1, существуют значительно дольше электромагнитных помех, По этому управление ключами 10 и 11 вскоростном канале, аналогичными ключам 12 и 13 температурного канала,происходит с помощью КБ-триггера 24,По переднему фронту 1-го импульса свыхода согласующего устройства 17 КЯтриггер 24 перебрасывается в единичное состояние и напряжением с прямого выхода открывает ключ 11, а с инверсного выхода закрывает ключ 10,Прй этом сигнал О , сглаженный фНЧ 8,запоминается в УВХ 9 аналогично Оа,но ключ 11 не закрывается по заднемуфронту 1-го импульса, а остается открытым до тех пор, пока КЯ"триггер 25 ство позволяет проводить одновременное измерение параметров газового потока в режиме реального времени при наличии интенсивных периодических вспышек пульсаций давления, температуры и электромагнитных помех. При этом точность измерений температуры и скорости повышается на 40-603 и более.Все узлы устройства сравнительно просто реализуются на современной элементной базе. Так, ИПД 19 может быть построен на базе пьезоэлектрического датчика типа ЛХ. В качест. ве ключей могут использоваться бипоСоставитель В,ГолубевТехред АеКравчук Корректор Л Пилипенко Редактор А.Лежнина Заказ 5881/40 Й.раж 607 Подписное ВНШПЯ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий113 О 35, Москва, Ж, Рау 1 пская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5 14376 дый из которых включает в себя после- довательно включенные фильтр нижних частот и устройство выборки-хранения последовательно включенные согласуюб атее устройство и инвертор, последова- тельно включенные измерительный преОбразователь давления, фильтр нижних частот. ксвпаратор и одновибратор, источник пороговых налряженийр подклю-"ченный к опорным входам компаратора, и КЯ-триггер, к-вход которого соединен с выходом одновибратора а его Б-вход - с выходом согласующего устройства, причем первый вход регистра-;6 тора подключен к выходам первого и второго ключей, второй вход регистратора - к выходам третьего и четвертого ключей, третий вход регистратора подключен непосредственно к выходу 94 6измерительного преобразователя давления, информационные входы первого итретьего ключей соединены с выходамиизмерительных преобразователей скорости и температуры соответственно,информационный вход второго ключа соединен с выходом измерительного преобразователя скорости через один изблоков усреднения, второй из которыхвключен между выходом измерительногопреобразователя температуры и информационным входом четвертого ключа,управляющие входы первого и второгоключей соединены соответственно синверсным и прямым выходами КЗ"триггера, управляющий вход третьего.ключа соединен с выходом инвертора, ауправляющий вход четвертого ключа -с выходом согласующего устройства