ДАТЧИК ТЕРМОАНЕМОМЕТРА

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения скорости газовых потоков.
Известен датчик термоанемометра (Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества Л.: Машиностроение, 1975. С. 496-497), содержащий металлическую нить накала, укрепленную между двумя металлическими стерженьками, размещенными на диэлектрическом основании и подключенными к неуравновешенному электрическому мосту. Током моста нить нагревается до температуры 300-800°C. При обдувании нити накала потоком газа происходит ее охлаждение, что вызывает уменьшение ее сопротивления и вызывает разбаланс неравновесного электрического моста, который является мерой скорости газового потока.
Недостатком такого датчика термоанемометра является то, что при температуре выше 600°C имеется опасность окисления нити накала, в том случае если она изготовлена из неблагородных металлов, например из вольфрама, меди или константана, что определяет необходимость использования в датчике термоанемометра нити накала, изготовленной из дорогостоящей платины.
Наиболее близким по технической сущности является датчик термоанемометра (Электрические измерения неэлектрических величин/ под ред. П.В. Новицкого, Л.: Энергия, 1975. С. 354-358), содержащий нить накала, укрепленную между двумя металлическими стерженьками, размещенными на диэлектрическом основании и подключенными к источнику электропитания, и термоприемник.
В таком датчике такого термоанемометра при обдувании нити накала потоком газа изменяется ее температура, которая измеряется термоприемников, в качестве которого служит миниатюрная термопара, имеющая генераторный выходной сигнал. Этот сигнал является мерой скорости газового потока.
Недостатком такого датчика термоанемометра является низкая чувствительность.
Проблемой полезной модели является увеличение чувствительности датчика термоанемометра с генераторным выходным сигналом.
Технический результат - создание датчика термоанемометра с генераторным выходным сигналом, обладающего чувствительностью большей, чем у известных датчиков термоанемометров.
Технический результат достигается тем, что датчик термоанемометра, содержащий нить накала, укрепленную между двумя металлическими стерженьками, размещенными на диэлектрическом основании и подключенными к источнику электропитания, и термоприемник, согласно полезной модели, дополнительно содержит корректор начального уровня сигнала, а в качестве термоприемника в нем используется инфракрасный фотодиод, встроенный в основание с возможностью обеспечения оптического контакта между нитью накала и элементом фотодиода, чувствительным к электромагнитному излучению, причем корректор начального уровня сигнала включен последовательно в выходную цепь инфракрасного фотодиода.
Такая конструкция датчика термоанемометра позволяет использовать нить накала, изготовленную как из благородных, так и неблагородных металлов. Кроме этого, в предлагаемой полезной модели измерение температуры нити накала осуществляется бесконтактно по инфракрасному излучению этой нити с помощью инфракрасного диода, находящегося в оптическом контакте с нитью накала, а наличие в составе датчика термоанемометра корректора начального уровня сигнала позволяет выделять только часть сигнала, несущую информацию о скорости газового потока.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.
Схема датчика термоанемометра показана на фиг. 1.
Датчик термоанемометра содержит нить накала 1, укрепленную между двумя металлическими стерженьками 2, размещенными на диэлектрическом основании 3 и подключенными к источнику электропитания 4, и термоприемник 5. Он дополнительно содержит корректор начального уровня сигнала 6, а в качестве термоприемника в нем используется инфракрасный фотодиод, встроенный в основание 3 с возможностью обеспечения оптического контакта между нитью накала и элементом фотодиода, чувствительным к электромагнитному излучению, причем корректор начального уровня сигнала 6 включен последовательно в выходную цепь инфракрасного фотодиода.
Датчик термоанемометра работает следующим образом. Датчик размещается в потоке газа, скорость которого подлежит измерению. С помощью корректора начального уровня выходного сигнала 6 при отсутствии потока газа последний устанавливается на нулевое значение. При появлении потока газа температура нити накала 1 уменьшается, что вызывает уменьшение интенсивности ее излучения. Так как нить накала 1 находится в оптическом контакте с элементом инфракрасного фотодиода 5, чувствительным к электромагнитному излучению, это вызывает уменьшение сигнала инфракрасного диода, что обеспечивает формирование на выходе датчика термоанемометра сигнал отличный от нуля. Этот сигнал может быть использован в средствах измерения и обработки измерительной информации.
При экспериментах, проведенных с датчиком термоанемометра, использовался инфракрасный фотодиод типа ФД -265 А.
При этом было установлено, что при одинаковых изменениях скорости газового потока, сигнал датчика термоанеметра с инфракрасным фотодиодом составлял несколько десятков мВ, что на порядок больше, чем сигнал, создаваемый термоанемометром, используемым в качестве прототипа.
Преимуществом технического решения является на порядок большая чувствительность измерения скорости газового потока.
Предложенный датчик термоанемометра может быть реализован на базе деталей стандартного термоанемометра и инфракрасного фотодиода.
Датчик термоанемометра может найти применение в расходометрии, а также при исследованиях различных объектов аэродинамики.