10.3. Термоанемометр постоянной температуры

Термоанемометры - приборы для измерения параметров движу­щихся сред (газов и жидкостей). Ими измеряют скорость течения, расход, тепловые характеристики. Принципиальная схема термоане­мометра с поддержанием постоянной температуры терморезистора приведена на рис. 10.3.

Рисунок 10.3 - Принципиальная схема термоанемометра постоянной температуры

В качестве чувствительного элемента используется терморези­стор RT, который помещается в среду, параметры которой необходи­мо измерить. Среда обтекает его со скоростью V. Терморезистор RT включен в мост R₁ R₂, R, RT, питание которого осуществляется на­пряжением U_n, стабилизирующемся с помощью схемы на транзисто­ре T₁ и стабилитрона Д₁.

Сигнал с моста подается на ОУ1. Отрицательная обратная связь в схеме осуществляется по температуре разогрева датчика RT. Началь­ный разогрев датчику RT задаётся от стабилизатора напряжения (транзистор Т₁ и стабилитрон Д₁) При нулевой скорости обтекания датчика термочувствительный мост сбалансирован. По мере увеличе­ния скорости обтекания датчика его сопротивление изменяется из-за снижения температуры.

Термочувствительный мост разбалансируется и напряжение из­мерительной диагонали моста, преобразованное операционным уси­лителем ОУ1 подаётся в суммирующую точку стабилизатора напря­жения. Датчик разогревается за счёт добавки к начальному напряже­нию стабилизатора выходного напряжения ОУ1. На выходе термо­анемометра выходное напряжение зависит от параметров схемы и потока:

где: Т - температура в градусах Кельвина разогретого датчика; Т₀ - температура окружающей среды; К=R₁/R₂ - коэффициент уси­ления ОУ1); R_t -сопротивление разогретого датчика; R₀ - сопротивле­ние датчика без нагрева; R - постоянный резистор, включенный по­следовательно с терморезистором RT; Н₀ - коэффициент теплоотда­чи при естественной конвекции; ν - скорость потока; υ- коэффици­ент, зависящий от размеров температурного датчика и тепловых па­раметров среды.

Независимо от температуры среды термоанемометр можно на­строить на измерение скорости или расхода. Подобные приборы можно применять для измерения скорости потока воздуха в поме­щениях, исследованиях тепловых характеристик жидкостей, паст и т.д.

10.4. Датчик давления с ёмкостным преобразователем

Электронная схема датчика давления может быть выполнена с выходом по частоте по схеме несимметричного мультивибратора

(рис. 10.4).

Рисунок 10.4 - Генераторная схема датчика давления.

В качестве чувствительного элемента используется емкость С, состоящая из кремниевой мембраны М и неподвижного электрода, выполняемым на подложке П.

Ёмкостно-резисторная R-C цепочка является времязадающей для работы операционного усилителя ОУ1 При изменении давления р на мембрану М расстояние между ней и подложкой П изменяется - ме­няется и электрическая емкость С.

Установившееся значение частоты f колебаний генератора на OY1 равно

где С- измерительная ёмкость преобразователя перемещений. Транзистор T1, включенный по схеме эмиттерного повторителя, предназначен для усиления выходного сигнала по току.