ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Измерительные системы термоанемометров из "Динамические контактные измерения тепловых величин " Термоанемометрами можно измерять среднее значение и пульсации скорости, направление вектора скорости, среднее значение и пульсации температуры в заданных точках. [c.105] При помощи разомкнутых систем реализуются методы постоянного тока, постоянного напряжения и зависимого сопротивления. [c.105] Методы постоянного тока и постоянного напряжения ранее [96] реализовались схемой, в которой последовательно соединялись источник питания, постоянное сопротивление Я и сопротивление термоприемника В случае / осуществлялся метод постоянного тока, в случае Ri Я — метод постоянного напряжения. [c.105] В настоящее время метод постоянного тока реализуется преимущественно системами уравновешивания. [c.105] В замкнутых системах уравновешивание можно осуществить двумя способами. Первый способ — изменение напряжения питания моста до нового состояния равновесия, которое может наступать при достижении значения сопротивления термоприемника, т. е. в этом случае реализуется метод постоянного сопротивления (температуры). Ток измерительного моста характеризует скорость потока. Второй способ — изменение регулируемого сопротивления, включенного в мостовую схему в качестве плеча. В этом случае реализуется метод постоянного тока. [c.105] На рис. 58 приведена схема устройства, которое может быть применено для измерения скорости и вакуума [И ]. Здесь используется статическая система. В качестве нагревателя и термоприемника служит металлическая нить устанавливаемая в поток или на поверхность трубы и нагреваемая током питания моста. [c.106] После начальной установки равновесие моста поддерживается при всех расходах регулируемым током моста. Любое снижение температуры, которое Может быть следствием улучшения теплообмена при увеличении расхода, компенсируется увеличением тока и, следовательно, выделяющимся в проволоке теплом. Автоматическая стабилизация тока моста осуществляется при помощи обратной связи. Разбаланс моста и его рабочий ток / являются соответственно входом и выходом одного и того же усилителя. Основными требованиями к такому усилителю являются малый дрейф нуля и низкий уровень выходного сигнала при входе сигнала помехи. Здесь применен двухкаскадкый усилитель постоянного тока, первым каскадом которого является германиевый транзистор. Входное сопротивление транзистора хорошо согласуется с выходным сопротивлением моста. [c.106] Эффект компенсации будет большим при установке термистора на трубопроводе. В этом случае будет учитываться также изменение температуры потока. Величина температурной погрешности Может быть значительно снижена, если для балансировки тока утечки коллектора ввести еще один транзисторный каскад усиления. [c.107] Для того чтобы транзистор Т работал с эффективно заземленной базой, сопротивление плеч моста выбрано таким, что И, следовательно, /к э- При увеличении скорости потока увеличивается входной ток транзистора / , так как температура нагретой проволоки и ее сопротивление уменьшаются и, следовательно, потенциал сетки лампового триода Л повышается. Это приводит к увеличению тока моста и повышению температуры проволоки, что способствует восстановлению баланса моста. Полная стабильность температуры (т. е. уменьшение статизма системы до нуля) может быть достигнута только при бесконечно большом коэффициенте усиления. Но чрезмерное увеличение его приводит, как правило, к незатухающим колебаниям. В рассматриваемой схеме коэффициент усиления достигал 4000. При такой сравнительно высокой его величине в схеме прибора возникали незатухающие колебания с частотой порядка 1 Гц. Для предотвращения этих колебаний применена местная обратная связь, состоящая из сопротивлений и и конденсаторов С1 и С2. [c.107] Прибор работает как усилитель с высоким коэффициентом усиления и со 100%-ной обратной связью, поэтому его характеристика мало зависит от характеристики усилителя. Так, при изменении напряжения батареи от 45 до 25 В или напряжения питания от 250 до 170 В ток моста изменяется только на 1 мА. В то же время характеристика прибора зависит от температуры транзистора. Увеличение температуры перехода увеличивает утечку тока коллектора / , которая неразличима от изменения входного сигнала. При изменении температуры среды от 25 до 26° С выходной ток усилителя увеличивается на 0,1 мА. [c.107] Достоинствами схемы являются простота, необязательность стабилизации напряжений источника основного питания 250 В и вспомогательного источника 45 В. Схема может быть использована не только для измерения, но также для сигнализации (в этом случае вместо прибора включается реле) и для интегрирования. [c.107] Полупроводниковое термосопротивление служит плечом в схеме уравновешенного моста. Остальные плечи RI, R2 и R3 выполнены из манганина. Равновесие моста поддерживается путем автоматического изменения напряжения питания при помощи фотосопротивления ФС, включенного последовательно с мостом. [c.108] ОТ лампочки Л, которая включена на выходе двухкаскадного усилителя У, собранного на транзисторах П15 и П46. На вход усилителя подается напряжение разбаланса измерительного моста. [c.108] Система работает следующим образом. С изменением термосопротивления Rt, вызванным сопротивлением условий теплообмена, появляется напряжение небаланса. Мост балансируется при отсутствии потока. Поэтому всякое повышение скорости приводит к улучшению условий охлаждения датчика и повышению его сопротивления. В результате появляется сигнал разбаланса моста с положительным знаком. Этот сигнал воздействует на усилитель, а затем на фотосопротивление таким образом, что приложенное к мосту напряжение увеличивается и баланс моста восстанавливается. [c.108] При уменьшении скорости на входе усилителя появляется сигнал другого знака (ток обратной полярности), который запирается диодом Д. В этом случае выходной сигнал и освещенность фотосопротивления ФС близки к нулю, а баланс моста восстанавливается самопризвольным остыванием датчика, так как приложенное к Мосту напряжение резко снижается. Таким образом, мост при всех расходах остается почти сбалансированным, а величина сопротивления чувствительного элемента почти постоянной. [c.108] Достаточного для начала работы усилителя небаланса, несмотря на значительное различие сопротивлений плеч моста. Для увеличения начального падения напряжения на сопротивлениях моста параллельно фотосопротивлению ФС включается линейное сопротивление Я5, величина которого должна быть достаточно большой, чтобы не загрублять регулирующего действия ФС. [c.109] Измерительным прибором служит миллиамперметр тА, включенный в цепь питания моста от источника Ш. Величина диапазона измерения может быть изменена при помощи реостата Н4, включенного в последовательную цепь моста и фотосопротивления. В схеме отсутствует автоматическая компенсация температурной погрешности. Компенсация здесь осуществляется вручную при помощи реостата ЯЗ. Автоматическая компенсация может быть осуществлена при помощи специально подобранного сопротивления вместо реостата ЯЗ. [c.109] Главная обратная связь, обеспечивая автоматическое поддержание постоянства сопротивления термосопротивления в момент измерения, во много раз уменьшает время переходного процесса в системе, что позволяет применить прибор при пульсирующих скоростях или давлениях. Особенностью усилителя является зависимость величины коэффициента усиления от знака входного сигнала. Поэтому в приборе могут возникнуть колебания. С целью их гашения и сокращения длительности переходных процессов введена форсирующая гибкая обратная связь, состоящая из конденсаторов С1, С2 и реостата Я6. [c.109] Фотоэлемент и лампа накаливания выполняют функции бесконтактного реостата. Конструктивно эта пара оформляется в виде блока цилиндрической формы. Наибольшая чувствительность фотосопротивления наблюдается в области от 100 до 200 мА. Таким образом, фотосопротивление оказывается нечувствительным к изменениям тока лампы накаливания до 100 мА, что позволяет использовать усилитель постоянного тока с большим дрейфом нуля. [c.109] Для компенсации, не зависящей от расхода постоянной слагающей потерь энергии излучением с поверхности самого датчика и подводящих к нему проводов, в схемы включены вспомогательный источник питания 112 и регулировочный потенциометр Я7. [c.109] Вернуться к основной статье