Термоанемометр

(51) 1) 2002269 С ОБРЕТ К ПАТЕНТУ ти кин В.В.; н ви ти воздушустройство ь 2, регуляКомитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ОПИСАНИЕ(73) Бернадский Вадим Георгиевич; ЗасуНиколаевич; Гречушкин Владимир ВасилСущев Владимир Иванович(57) Использование: измерение скоросного потока. Сущность изобретения: ввведены второй операционный усилител тор сопротивления 12 и второй делитель напряжения на ревисторах 9,10; варианты выполнения устройства отличаются включением введенных элементов в схему. Устройство по первому варианту работает в режиме поддержания постоянного по величине напряжения на чувствительных элементах 5,6, а по второму варианту - в режиме поддержания равенства сопротивлений эпементов 5 и б. Введение указанных элементов и связей. позволяет линиаризировать выходную характеристику при одновременной компенсации влияния окружающей среды, что приводит к расширению диапазона и повышению точности измерения. 2 сп. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения скорости воздушного потока.Известен термоанемометр, содержащий источник опорного напряжения, три чувствительных элемента, делитель напряжения на резисторах, операционный усилитель и аналоговое устройство, выполняющее операцию сложение - вычитание четырех сигналов.Известен термоанемометр, взятый за прототип и содержащий источник опорногонапряжения, два чувствительных элемента, делитель напряжения на резисторах, регулятор нагрева и регистратор. Регулятор нагрева состоит из операционного усилителя и усилителя мощности, К выходу источника опорного напряжения подключен делитель напряжения на резисторах, К выходу усилителя мощности подкгьочены два последовательно соединенных чувствительныхэлемента, общая точка которых подключена к инвертирующему входу операционногоусилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом делителя напряжения на резисторах. Недостатком этих термоанемометров является ограниченный диапазон измерения, вызванный нелинейностью выходного сигнала из-за изменения температуры нагрева рабочего чувствительного элемента при действии на него воздушного потока, При значительной кривизне 5 10 25 30 выходного сигнала снижается точность измерения,Техническим результатом изобретения 35является расширение диапазона и повышение очности измерения,Цель достигается тем, что в термоане. мометр дополнительно введен второй операционный усилитель, регулятор 40сопротивления и второй делитель напряжения на резисторах, причем инвертирующийвход второго операционного усилителя подключен к эмиттеру транзистора, неинвертирующий вход - к выходу второго делителя 45напряжения, подключенного к источникуопорного напряжения, выход второго операционного усилителя соединен с управляющим входом регулятора сопротивления,при этом регистратор подключен между общей точкой чувствительных элементов и выходом регулятора сопротивления.Второй вариант отличается от первогосхемным включением элементов, т.е, инвертирующий вход второго операционного усилителя подключен к общей точке делителянапряжения на чувствительных элементах,неинвертирующий вход - к выходу второгоделителя напряжения, вход которого подключен к коллектору транзистора, а его ныход соединен с управляющим входом регулятора сопротивления, при этом регистратор подключен между общей точкой второго делителя напряжения на резисторах и выходом регулятора сопротивления,На фиг, 1 представлена принципиальная электрическая схема первого варианта термоанемометра; на фиг, 2 - второй вариант выполнения.Устройство содержит два операционных усилителя 1 и 2, источник 3 опорного напряжения, транзистор 4, два чувствительных элемента 5 и 6, два делителя напряжения на резисторах 7, 8 и 9, 10, регистратор 11 и регулятор 12 сопротивления, В первом варианте источник 3 соединен с неинвертирующими входами усилителей 1 и 2 через делители напряжения на резисторах 7, 8 и 9, 10 соответственно. Выход усилителя 1 соединен с базой транзистора 4, включенного по схеме змиттерного повторителя, работающего на последовательно соединенные элементы 5 и 6 и инвертирующий вход усилителя 2, ыод которого соединен с входом регулятора 12. Общая точка элементов 5 и 6 соединена с инвертирующим входом усилителя 1 и одним из входов регистратора 11, второй вход которого соединен с выходом регуля.гора 12,Во втором варианте источник 3 соединен с неинвертирующим входом усилителя 1 через делитель напряжения на резисторах 7 и 8, Усилитель 1 подключен к транзистору 4 и резистору 13 так, что образуют стабилизированный источник тока, на выход которого подключен четырехплечий мост из элементов 5 и 6 и резисторов 9 и 10. В диагональ моста включен вход операционного усилителя 2, выход которого соединен с управляемым входом регулятора 12, Регистратор 11 включен между выходом регулятора 12 и точкой соединения элементов 5 и б и инвертирующего входа усилителя 2,Устройство по первому варианту работает в режиме поддеркания постоянного по величине напряжения на чувствительных элементах 5, б, Это достигается за счет подачи от источника 3 постоянного потенциала Оо через делитель напрякения на резисторах 7 и 8 на инвертирующий вход усилителя 1 и через делитель напряжения на резисторах 9 и 10 постоянного потенциала Оо на неинвертирующий вход усилителя 2, а также за счет включения обратной связи в усилителе 1 подключение общей точки элементов 5 и б к инвертирующему входу) и в усилителе 2 (подключение выхода усилителя 1 к инвертирующему входу), При этом чувствительные элементы 5 и б нагреваются выходным током транзистора 4.2002269 5 10 15 Изменение при обдуве электрического сопротивления элемента 5 вызывает изменение напряжения на нем и появление разбаланса на входе усилителя 1, что приводит к изменению выходного сопротивления регулятора 12.Величина на выходе не зависит от действия окружающей среды, а зависит только от влияния скорости воздушного потока,Устройство по второму варианту работает в режиме поддержания равенства сопротивлений элементов 5 и 6, Это достигается за счет дополнительно подогрева элемента,5 при его обдуве током от Формула изобретения 1, ТЕРМОАНЕМОМЕТР, содержащий источник опорного напряжения, делитель напряжения на резисторах, операционный усилитель, два последовательно соединенных чувствительных элемента, образующих делитель напряжения, и регистратор. причем выход источника опорного напряжения соединен с входом делителя напряжения на резисторах, выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя. инвертирующий вход которого соединен с общей точкой чувствительных элементов, отличающийся тем, что в него введены второй операционный усилитель, регулятор сопротивления, второй делитель напряжения на резисторах и транзистор, при этом эмиттер транзистора соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя и с входом делителя напряжения на чувствительных элементах, коллектор - с входами первого и второю делителей напряжения на резисторах, а база - с выходом первого операционного усилителя, выход второго делителя напряжения соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, выход которого соединен с управляющим входом регулятора сопротивления, а регистратор включен между общей точкой чувствительных элементов и выходом регулятора сопротивления,2. Термоанемометр, содержащий исисточника 3 через выходное г опротивление регулятора 12, управляемого усилителем 2, и регистратор 11 путем автоматического поддержания нулевого разбаланса моста.Таким образом, использование предлагаемого устройства позволит линиариэировать выходную характеристику при одновременной компенсации влияния окружающей среды, что позволит расширить диапазон и повысить точность измерения. (56) Авторское свидетельство СССР М 1638631, кл. 0 01 Р 5/",2. 1988.Авторское свидетельство СССР М 1307344, кл, 6 01 Р 5/12, 1984. точник опорного напряжения, делитель напряжения на резисторах, операционный усилитель, два последовательно соединенных чувствительных элемента. образующих делитель напряжения, и регистратор, причем выход источника опорного напряжения соединен с входом делителя 25 напряжения на резисторах, выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, отличающийся тем, что в него введены второй операционный усилитель, регулятор сопротивления, 30 второй делитель напряжения на резисторах транзистора и дополнительный резистор, при этом эмиттер транзистора соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя и через доба вочный резистор - с входом первогоделителя напряжения, коллектор соединен с входами делителя напряжения на чувствительных элементах и второго делителя напряжения на резисторах, а база транзистора соединена с выходом первого операционного усилителя, инвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с общей точкой чувствительных элементов, неинвертирующий вход - с общей точкой второго делителя напряжения, выход второго операционного усилителя соединен с управляющим входом регулятора сопротивления, а регистратор включен между общей точкой чувствительных элементов и выходом регулятора сопротивления.2002259 Составитель И, ПолунинаРедактор Т. Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор С. Юско Тираж Подписное НПО " Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 3172 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101