ТЕРМОПАРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ

Полезная модель относится к измерительной технике и может использоваться при определении скорости однофазного потока теплоносителя.
Известен термопарный преобразователь скорости (ТПС), включающий в себя термопару и отдельный нагреватель спая термопары. Работа ТПС заключается в следующем. Нагревают спай термопары от отдельного нагревателя, измеряют температуру спая термопары, определяют скорость потока теплоносителя на основе предварительно полученной зависимости W=f(T), где W - скорость потока теплоносителя, Т - температура спая термопары ((П.А. Короткое, Д.В. Беляев, Р.К. Азимов. Тепловые расходомеры. Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1968 г., с. 121).
Недостатки ТПС заключаются в следующем: ТПС имеет большую инерционность, в том числе и за счет наличия электроизоляционного слоя между спаем термопары и отдельным нагревателем. Конструкция датчика сложна из-за наличия элементов электроизоляции, отдельного нагревателя. Рабочие температуры датчика ограничены свойствами электроизоляции и не превышают 200-250°С.
Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату к заявленному техническому решению является термопарный преобразователь скорости, который включает в себя термопару с нагревом спая, источник переменного напряжения, блок выделения сигнала, включающий в себя фильтр нижних частот, усилитель термоэдс, регистратор полезного сигнала (термоэдс).
Отделение полезного сигнала, сформированного спаем измерительной термопары (термоэдс) от сигнала, генерируемого источником переменного напряжения, достигается с помощью фильтра нижних частот, состоящего из конденсатора и дросселя (П.А. Короткое, Д.В. Беляев, Р.К. Азимов. Тепловые расходомеры. Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1968 г., с. 124).
Основной недостаток известного ТПС заключаются в том, что фильтр нижних частот не позволяет полностью отстроиться от помех, проходящих от источника переменного напряжения. Вследствие прохождения помех и невозможности их количественной оценки измерение температуры и соответственно определение скорости проводится с большой погрешностью.
Предлагается термопарный преобразователь скорости, включающий в себя термопару с нагревом спая, источник переменного напряжения, блок выделения сигнала, включающий в себя фильтр нижних частот, усилитель термоэдс, регистратор полезного сигнала (термоэдс), отличающийся тем, что в качестве источника переменного напряжения используют стабилизированный высокочастотный источник напряжения с частотой 50 кГц, а в качестве фильтра используют фильтр нижних частот второго порядка с параметрами R1=R2=40 кOм, С1=С2=4,7 мкФ, где R - сопротивление резисторов фильтра, С - емкость конденсаторов фильтра.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении точности определения скорости потока жидкости, что обеспечивается тем, что в качестве источника переменного напряжения используют стабилизированный высокочастотный источник напряжения с частотой 50 кГц, а в качестве фильтра используют фильтр нижних частот второго порядка с параметрами R1=R2=40 кOм, С1=С2=4,7 мкФ, где R - сопротивление резисторов фильтра, С - емкость конденсаторов фильтра.
Достижение технического результата, заключающегося в повышении точности, обеспечивается за счет использования высокочастотного источника напряжения 50 кГц. Поскольку в этом случае частота питающего напряжения достаточно хорошо известна, возможно отделить полезный сигнал от частоты питающего напряжения, выделить и подавить частоту питающего напряжения на фоне полезного сигнала. Достижение технического результата достигается также за счет использования фильтра нижних частот второго порядка. В результате использования фильтра нижних частот второго порядка удалось снизить помехи, обусловленные переменной составляющей тока нагрева. Амплитуда сигнала помех снижается примерно на 120 дБ.
На фиг. 1 представлена схема термопарного преобразователя скорости ТПС. ТПС включает в себя следующие основные элементы:
1 - Термопарный преобразователь скорости ТПС, 2 - высокочастотный источник напряжения, 3 - блок выделения сигнала, включающий в себя фильтр нижних частот второго порядка, 4 - усилитель термоэдс, 5 - регистратор полезного сигнала.
Термопарный преобразователь скорости работает следующим образом. Нагрев ТПС осуществляется с помощью высокочастотного источника напряжения (50 кГц). Отделение информационного сигнала от помех, наводимых цепью нагрева, происходит в блоке выделения сигнала и осуществляется фильтром нижних частот второго порядка. Поскольку информационный (выделенный) сигнал составляет малую величину порядка долей милливольта, его необходимо усилить. Последнее осуществляется с помощью усилителя. Сначала сигнал с ТПС поступает на программируемый усилитель с дифференциальным входом типа АД622, коэффициент усиления задается таблично с помощью резистора (К=100), затем усиливается с помощью усилителя типа 157ЦД1, выходной ток которого порядка 100 мА, нагруженного на линию связи с аналого-цифровым преобразователем. Далее усиленный сигнал подается на регистратор полезного сигнала. В предлагаемом устройстве в качестве нагревателя используются: - высокочастотный генератор напряжения частотой 50 кГц; фильтр нижних частот второго порядка с параметрами R1=R2=40 кOм, С1=С2=4,7 мкФ.
При проведении измерений удалось отстроиться от помех, генерируемых внешними источниками, и получить устойчивый сигнал. Далее на основе предварительно полученной зависимости W=f(T) определялась скорость потока.
Таким образом, использование предлагаемого термопарного преобразователя скорости позволяет отстроиться от помех и соответственно повысить точность определения скорости потока.