7.Термоанемометрический преобразователь.

В результате исследований была получена функция преобразования струйного ДУС. представляющая зависимость отклонения затопленной газовой струи от угловой скорости. При воздействии угловой скорости ω₀ а на струю газа, истекающую из формирующего сопла, центр струи отклони на расстояние у относительно оси симметрии преобразователя.

Данная функция преобразования является линейно-зависимой. Она определяем чувствительность к угловой скорости. Основными параметрами здесь являются: диаметр сопла, длина рабочей камеры, а также критерий Рейнольдса, отражающий характер движения, в нашем случае ламинарной струи, рабочей среды.

,

Из рассмотрения функциональной электрической схемы рис.7.1 получили следующие зависимости напряжения на каждом измерительном мосту дифференциального термоанемометра рабе тающего в режиме постоянной температуры:

U_M1 и U_M2- напряжения на каждом измерительном мосту дифференциального термоанемометра;

К₁ и K₂- коэффициенты усиления мостовых схем;

Н₁ и H₂- коэффициенты рассеивания;

r₁ и r₂ резисторы мостовой схемы;

Учитывая, что коэффициенты усиления мостовых схем k₁ и k₂ одинаковы и равны k, так как они определяются параметрами мостов термоанеморезисторов, то изменение напряжения на выходе термоанемометра от изменения обдува определяется выражением:

U_M – напряжение изменения на выходе термоанемометра;

Рисунок 7.1. Электрическая схема термоанеморезистивного узла.

8 Выбор, обоснование и расчет основных схемотехнических и конструкторских решений дус

Для обоснования конструктивного построения датчика необходимо провести параметрический синтез устройства, который будет основан на экспериментальных исследованиях. Экспериментальные исследования были проведены на установке, изображенной на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1. Эксперементальная установка.

1 –корпус; 2-кожух; 3-стенка ре она тора; 4-пъезокеамика: 5-формируюшее сопло 6-рабочая камера; 7-подвижный термоанеморезистивный блок; 8-державки;

9-шток: 10-упор; 11-днфлектор; 24- повторная установка типа МПУ-1.

Целью экспериментальных исследований является определение статических (зависимость радиуса струи газа R_СТ длины рабочей камеры ,x- R_СТ и от диаметра сопла d_C- R_СТ (d_C)) и динамических (частотные характеристики струйного ДУС для различных расстоянии от среза сопла до термоанеморезиесторов =f(f) соотношения конструктивных параметров преобразователя воздуха ω_д=а(₀) и x=f(ω_д); частотные характеристики струйного ДУС для различных диаметров сопла =f(f))характеристик прибора. Изменение длины камеры осуществлялось путем перемещения подвижного термоанеморезистивного блока. Исследование на воздействие линейных ускорений проводилось на поворотной центрифуге ПЦ-2. При исследовании не удалось методическим путем исключить влияние угловой скорости стола центрифуги на выходной сигнал прибора.

На рис.8.2 представлена графическая зависимость параметров струи воздуха. На рис.8.2.а изображена зависимость радиуса струи газа R_СГ, от длины рабочей камеры x. а на рис.8.2.б зависимость радиуса струи газа R_СГ от диаметра сопла d_C.

Там же нанесены экспериментальные точки. показывающие хорошее совпадение с расчётами. Как видно из кривых, граница струи сильно изменяется при малых скоростях истечения и малых диаметрах сопл.

Рассмотрим сечение струи на расстоянии x от среза сопла (рис.8.3. а. б. в). За радиус струи принимаем расстояние от центра струи и до пограничного слоя, определяемого минимальной скоростью V_min в сечении струи, где V_min/V₀(x)=n Диапазон измерения ДУССТ определяем из условия что угловая скорость ω₀ равна угловой скорости ω_g диапазон измерения при отклонении струи равному l. При этом положение термоанеморезистора 1 совпадает с осью z , а термоанеморезистора 2 с хордой равной длине l_n терморезистора, для избежание нелинейности вторичного преобразования.

Рисунок 8.2. Графики зависимости параметров струи воздуха: