Ультразвуковые расходомеры

Принцип действия: скорость распространения ультразвука в движущейся среде газа или жидкости ровна геометрической сумме средней скорости движения среды v и собственного скорости звука в этой среде.

Излучатель И создает ультразвуковые колебания частотой от 20 Гц и выше, которые попадают на приемник П, регистрирующий эти колебания (он расположен на расстоянии /, рисунок 3.8). Тогда расход потока F равен:

_ 5С2Дг

Г =-----------,

21-к

где 5 - площадь сечения потока жидкости;

С - скорость звука в среде (для жидкости 1000-1500 м/с);

= t2 - 0

t - продолжительность распространения звуковой волны по на правлению движения потока от излучателя И1 до приемника П1;

Ь - продолжительность распространения звуковой волны против движения потока от излучателя И2 до приемника 772;

I - расстояние между излучателем И и приемником 77;

к - коэффициент, учитывающий распределение скоростей в потоке.

Достоинства:

  • - высокая надежность и быстродействие;
  • - возможность измерения расхода неэлектропроводных жидкостей.
Ультразвуковой датчик расхода

Рисунок 3.8 - Ультразвуковой датчик расхода

Термоанемометрические датчики расхода

Проволочные термоанемометрические датчики расхода

Термоанемометрические датчики (от «анемо» - ветер) представляют собой помещенный во впускной трубопровод нагреваемый электрическим током проводник, сопротивление которого сильно зависит от температуры. Чем выше скорость движения окружающей проводник среды, тем больше теплоотдача и ниже температура, а, следовательно, и сопротивление проводника. Таким образом, изменяется сила тока, проходящего в цепи проводника. Для работы датчика необходима температурная компенсация, которая достигается путем помещения аналогичного проводника в неподвижную среду. Измерение расхода осуществляется путем сравнения сопротивлений этих двух проводников. Датчик, состоящий из одного такого проводника, может служить для измерения температуры.

На рисунке 3.9 показана электрическая схема термоанемометрического датчика расхода воздуха.

Выходное напряжение

Рисунок 3.9 - Термоанемометрический датчик расхода

Два термочувствительных резистора (проволочки) помещены в поток воздуха, поступающего во впускной коллектор. 7?н нагревается током 7г до температуры, превышающей температуру забортного воздуха на 100-200 градусов. 7? к не нагрет и служит для определения температуры поступающего воздуха. Эти два резистора вместе с 7?i, /?2 и /?з образуют измерительный мост. Сопротивление /?к + /?1+ /?2 гораздо больше, чем /?н + Яз и Л гораздо меньше /г-

При постоянном расходе воздуха мост уравновешен и входные напряжения операционного усилителя V] и V2 равны. Если приоткрыть дроссельную заслонку, поток воздуха возрастет, резистор /?н будет сильнее охлаждаться, его электрическое сопротивление уменьшится, Vi увеличится, мост утратит состояние равновесия, выходной ток операционного усилителя Ц увеличится. Рост тока Z2 увеличит нагрев, мост вернется в состояние равновесия, но уже при других значениях /і. Таким образом изменение расхода воздуха оказывается связанным с значением напряжения.

Недостаток: в ходе эксплуатации расходомера толщина платиновой нити уменьшается, что приводит к снижению точности измерений.

Пленочные термоанемометрические датчики расхода

Принцип действия пленочного расходомера аналогичен проволочному. Основное отличие заключается в конструкции чувствительного элемента. Чувствительный элемент пленочного расходомера воздуха представляет собой кристалл кремния, на который нанесено несколько тонких платиновых слоев - резисторов: нагревательного резистора, двух терморезисторов, резистора датчика температуры воздуха.

Чувствительный элемент расположен в специальном воздушном канале, воздух в который поступает за счет разряжения. Высокая скорость потока предотвращает попадание в канал крупных частиц грязи и загрязнение чувствительного элемента. Конструкция воздушного канала позволяет определять массу как прямого, так и обратного (отраженного от закрытых клапанов) потока воздуха, что увеличивает точность измерения. Нагревательный резистор поддерживает определенную температуру чувствительного элемента. По разнице температур на терморезисторах определяется масса всасываемого воздуха и направление воздушного потока. Выходным аналоговым сигналом расходомера является напряжение постоянного тока.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >