Датчик скорости потока
Патент 1120244
Авторы
Классы МПК
Датчик скорости потока
Иллюстрации
Реферат
1. ДАТЧИК СКОРОСТИ ПОТОКА, содержащий потокопровод с расположенным внутри чувствительным элементом , отличающийся тем, что. с целью расширения диапазона измеряемых скоростей и повышения точности измерения, концы потокопровода снабжены обтекателями, выполненными в виде поверхностей с разными радиусами кривизны, причем размер хотя бы одного из них больще диаметра входного отверстия соответствующего конца потокопровода более чем в 2 раза. 2. Датчик ПОП.1, отличающийся тем, что он снабжен по крайней мере одним дополнительным обтекателем , расположенным на расстоянии , меньшем размера основного обтекателя , возле которого он расположен , при зтом радиус кривизны дополнительного обтекателя отличен от радиуса кривизны основного обтекателя.
СОЮЗ OOBETCHMX
4 ЛФ
РЕСПУБЛИН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ изн
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3302801/24-10 (22) 19.06.81 (46) 23.10.84. Бюл. Ф 39 (72) И.Б.Фогельсон, О.Н.Бушмарин и С.М.Стернзат (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им.М.И.Калинина (53) 532.547(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
У 552560, кл. С 01 P 5/12, 1977.
2. Патент Японии Ф 43-84504, кл. G 01 Р 5/00, 1968 (прототип). (54)(57) 1. ДАТЧИК СКОРОСТИ ПОТОКА, содержащий потокопровод с расположенным внутри чувствительным элементом, отличающийся тем, что, „.SUÄÄ 244 A
g g G 01 P 5/00; G 01 P 5/12 с целью расширения диапазона измеряемых скоростей и повышения точности измерения, концы потокопровода снабжены обтекателями, выполненными в виде поверхностей с разными радиусами кривизны, причем размер хотя бы одного из них больше диаметра входного отверстия соответствующего конца потокопровода более чем в 2 раза.
2. Датчик по и.1, о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен по крайней мере одним дополнительным об" текателем, расположенным на расстоянии, меньшем размера основного обтекателя, возле которого он расположен, при этом радиус кривизны дополнительного обтекателя отличен от радиуса кривизны основного обтекателя.
I 11202
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости газа и жидкости в метеорологии, метрологии, аэродинамике и других областях науки и техники.
Известны датчики скорости термоанемометрического типа, термочувствительный элемент которых выполнен . полупроводниковым Г11. !О
Эти датчики имеют достаточно хорошие механические и эксплуатационные характеристики, но обладают узким диапазоном измеряемых скоростей, за пределами которых происходит 15 сильное снижение чувствительности.
При этом. возникает нелинейность зависимости выходного сигнала от величины измеряемого параметра, что приводит к большим погрешностям.иэмере- 20 ний.
Известен также датчик скорости потока, содержащий потокопровод, который позволяет уменьшить скорость ,потока, обдувающего чувствительный 25 элемент датчика, установленный внутри потокопровода(2) .
Однако известный датчик не обеспечивает достаточной точности измерения и имеет узкий диапазон измеряемых скоростей.
Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых скоростей потока и повышение точности измерений.
Указанная цель достигается тем, что в датчике скорости потока, содержащем потокопровод с расположенным внутри чувствительным элементом, концы потокопровода снабжены обте- 4О кателями, выполненными в виде поверхностей с разными радиусами кривизны, причем размер хотя бы одного из них больше диаметра входного отверстия соответствующего конца потокопровода 45 более чем в 2 раза.
Кроме того, датчик снабжен по крайней мере одним дополнительным обтекателем, расположенным на рас" стоянии, меньшем размера основного обтекателя, возле которого он расположен, при этом радиус кривизны дополнительного обтекателя отличен от. радиуса кривизны основного обтекателя.
На фиг.1 показан датчик скорости потока, содержащий один обтекатель, на фиг.2 - то же, два обтекателя; на фиг.З вЂ” то же, один дополнитель44 2 иый обтекатель, на фиг,4 — то же, два дополнительных обтекателя; на фиг.5 — зависимость скорости потока внутри потокопровода от скорости измеряемого потока.
Датчик скорости потока представляет собой потокопровод 1 с расположенным внутри чувствительным к скорости потока элементом 2, один конец потокопровода снабжен обтекателем 3, представляющим собой выпуклую поверхность, второй конец— может быть также снабжен обтекателем 4, представляющим собой поверх" ность, радиус кривизны, которой отличен от радиуса кривизны поверхности 3.
При обтекании потоком воздуха обтекателей 3 и 4, находящихся в потоке, на концах потокопровода возникает разность давлений, и в потокопроводе начинается движение воздуха со скоростью, пропорциональной скорости внешнего измеряемого потока.
Если в потокопровод поместить, например, термоанемометрический чувствительный элемент, то скорость потока, обтекающего элемент, будет в определенное число раз меньше скорости измеряемого потока. Отношенне скоростей потока в потокопроводе и измеряемого потока называется коэффициентом трансформации потока
9h к т ИЪм где и М„ м- скорости IIQToKQB в по= токопроводе и в измеряемой среде соответственно„
Коэффициент трансформации, расчет которого основан на законе Бернули, равен г г
1 з
Кт
Р где d u E - диаметр и длина потоко» провода, — гидравлический коэффициент сопротивления потокопровода"
k1 Н k — соответственно райны
Yg
k4 е
"юм изм где 1 и У4, — скорости измеряемого потока на обтекателях.
Коэффициент трансформации уменьшается с ростом гидравлического
3 11202 сопротивления потокопровода, которое определяется длиной, радиусом и формой канала потокопровода.
Таким образом, варьируя параметры конструкции датчика: радиусы кривизны поверхностей 3 и 4, длину диаметр и форму потокопровода,-можно менять соотношение скоростей внутри и вне потокопровода (коэффициент трансформации). 1О
Минимальная величина 3„ определяется диаметром чувствительного элемента, а также максимальным гидравлическим сопротивлением потокопровода, который обеспечивает выбранный диапа- 5 зон коэффициента трансформации. Максимальное значение dä определяется диаметром поверхностей 3 и 4. Диаметр потокопрбвода и форма его сечения могут меняться по длине пото- р0 копровода для помещения в пбтокопровод отстойников, фильтров, дополнительных датчиков и т.д, Длина и конструкция потокопровода должна обеспечивать однородность по- 2g ля скоростей в точке установления чувствительного элемента. Оптималь,11 ным можно считать у в1. . Чувстви(Ь тельный элемеит целесообразно устано1 Н 30 вить на расстоянии; Н вЂ” от выход4 ного (верхнего) сечения потокопровода. Величина 93 и размеры всего датчика могут меняться в широких пределах, например 1 - 10 см. Диаметрз
Dq целесообразно выбирать приближенно равным Р, устройство будет работоспособно, если второго обтекателя не будет.
Для защиты датчика от атмосферных осадков и более широкой вариации
44 4 коэффициента трансформации целесообразно ввести дополнительно обтекатель 5, расположенный на определенном расстоянии от первой поверхности 3, а в ряде случаев и четвертый обтекатель 6, устанавливаемый около обтекателя 4. Обычно эти дополнительные поверхности имеют форму maрового сегмента либо диска и устанавливаются таким образом, чтобы канал между одной парой поверхностей (3 и 5) сужался к месту установки над потокопроводом, а между другой парой поверхностей (4 и 6) расширялся.
Уменьшение зазора g и а приводит к уменьшению коэффициейта трансформации, увеличение — к ухудшению защищенности датчика от атмосферных осадков. Радиус кривизны дополнительных обтекателей может быть и больше, и меньше, чем у основных. При равенстве радиусов кривизны поверхностей основных и дополнительных обтекателей коэффициент трансформации близок к нулю. При радиусах кривизны поверхностей дополнительных обтекателей, меньших основных, Мт возрастает, но направление потока в потокопроводе изменится на обратное. Конструкция датчика будет оптимальной при радиусах кривизны поверхностей дополнительных обтекателей больших, чем радиусы основных поверхностей.
При этом знаки радиусов кривизны поверхностей основных и соответствую" щих дополнительных обтекателей долж ны быть одинаковыми.
Предлагаемый датчик скорости позволяет расширить диапазон измеряемых скоростей и повысить точность измерения.!!20244
1120244
2 Цру С фЗ
Составитель Е.Сыс
Редактор P.Öèöèêà Техред 3,g Корректор О.Тигор
Заказ 7732/32 Тиран 822 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, И-35, Рауюская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Унгород, ул. Проектнал, 4