Термоанемометрический метод определения расхода

Тепловыми методами определения расхода называются методы, основанные на измерении зависящего от расхода теплового параметра (температуры, разности температур или производных от этих величин параметров) контролируемого потока или контактирующего с ним тела.

Термоанемометрический метод определения расхода

Принцип измерения. Метод предусматривает определение расхода по изменению температуры нагреваемой электричеством металлической проволоки (преобразователя расхода), помещенной в контролируемый поток газа. Охлаждение преобразователя зависит от скорости протекающего потока, физических свойств газа (теплопроводности, температуры и плотности) и от разности температур преобразователя и газа.

Рис.1. Термоанемометр, питаемый постоянным напряжением

Известны два метода:

А. Метод постоянного тока. Ток (или напряжение), нагревающий проволоку, поддерживается постоянным и измеряется изменением сопротивления, вызванным ее охлаждением: R = f (V). Параметры и питание мостовой схемы (рис.1) подбираются так, что при нулевой скорости V газа она находится в равновесии. Отклонение стрелки гальванометра служит мерой скорости потока.

Метод обладает достаточной чувствительностью только при малых скоростях контролируемых потоков и непригоден для измерения больших скоростей (V > 0,5 см/с).

Б. Метод постоянной температуры. Сопротивление охлаждаемого контролируемым потоком преобразователя поддерживается постоянным путем регулирования напряжения нагрева (напряжения питания мостовой схемы). Это напряжение или ток питания моста служит мерой скорости контролируемого потока. С достаточной степенью приближения зависимость тока от скорости имеет вид

i^2 = B √V + C

где В и С - постоянные.

Как и в предыдущем случае, чувствительность термоанемометра снижается с увеличением скорости контролируемого потока, однако это снижение существенно меньше, чем при использовании схемы с постоянным напряжением нагрева термоанемометра.

Рис.2. Распределение потоков около нагретого цилиндра

Оценка термоанемометр ического метода. Термоанемометрический метод обладает рядом достоинств: высокая чувствительность обеспечивает возможность измерения малых и средних скоростей потоков; миниатюрные размеры чувствительного элемента обеспечивают возможность измерения быстро изменяющихся скоростей потоков; для измерений сигналов первичных преобразователей применимы простые схемы и приборы; дистанционное измерение осуществляется сравнительно просто. К числу недостатков метода относятся: уменьшение чувствительности с возрастанием скорости потока; обусловленная неоднородностью материала проволоки необходимость индивидуальной калибровки первичных преобразователей; нестабильность градуировочной характеристики, обусловленная структурными изменениями материала проволоки, вызываемыми нагревом, динамическими нагрузками, оседанием пыли. Применение отожженной проволоки снижает скорость старения. При высоких температурах возможно испарение проволоки. Низкая рабочая температура проволоки увеличивает влияние температуры газа. Это влияние может быть устранено температурной компенсацией. Возникающие вокруг нагретой проволоки собственные конвективные потоки газа (при нулевой скорости контролируемого потока) также искажают показания, что особенно важно при измерениях малых скоростей. Как показано на рис.2, направление окружающих проволоку потоков достаточно неопределенно и изменяется, в зависимости от соотношения интенсивности и направления вынужденного потока и восходящего архимедова потока. Благодаря малой инерционности проволочные термоанемометры применимы при исследованиях турбулентных потоков.

Измерения в промышленности. Под редакцией П.Профоса, Справочник, т.2, 1990

Датчики, преобразователи. Sensors, transducers

Смотрите также:

· Электромагнитные преобразователи

· Эффект Холла. Преобразователи Холла

· Автомобильный датчик Холла

· Ряд прецизионных генераторов Э.Д.С. Холла

· Полупроводниковые тензорезисторы

· Тензодатчики

· Тензодатчики, тензорезисторы

· Фольговые тензорезисторы

· Полупроводниковые терморезисторы

· Платиновые термометры сопротивления

· Платиновые и медные термосопротивления

· Экспериментальные полупроводниковые датчики

- терморезисторы

· Собственный нагрев термометров сопротивления

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, ДАТЧИКИ, СЕНСОРЫ

Информация, новости, реклама

Sensors, Transducers, Measurement