ცხელი სიმძიმის ანემომეტრი

განმარტება

სიცხელი თოკის ანემომეტრი არის მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება სითხის დინების სიჩქარის და მიმართულების ზუსტ შესაფასებლად დაშორებით გათბობული თოკის სითხეში დასათვლელი სითბოს დაკარგვის ზომით. თოკი ელექტრო დენით გათბობულია და მისი ტემპერატურის ცვლილება, რომელიც გამოწვეულია სითხეზე სითბოს გადაცემით, აღწერს დინების მახასიათებლებს.

როდესაც გათბობული თოკი დადებულია სითხის დინებაში, სითბო დასათვლელია თოკიდან სითხეში, რითაც შეიცვლება თოკის ტემპერატურა. თოკის ელექტრო მოწინააღმდეგეობის ცვლილება (ტემპერატურის ცვლილების გამო) დირექტულად დაკავშირებულია სითხის დინების სიჩქარესთან, რითაც შესაძლებელი ხდება სიჩქარის ზუსტი შესაფასებლად.

სითხეში სითბოს გადაცემის პრინციპზე დაფუძნებული, სიცხელი თოკის ანემომეტრი ფართოდ გამოიყენება სითხის მექანიკაში კომპლექსური დინების შესასწავლად.

კონსტრუქცია

სიცხელი თოკის ანემომეტრი შედგება ორი მთავარი კომპონენტისგან:

• დენის მიმართულების თოკი
  

• ზუსტი, რეზისტიული თოკი (მაგალითად, პლატინა, ვოლფრამი), რომელიც დადებულია სერამიკული ან მეტალურ პრობიში.

• თოკი დადებულია სითხის დინებაში, სადაც ის ფუნქციონალურად ემსახურება დათბობის და ტემპერატურის სენსორის როლს.

• თოკიდან გამომდინარე კაბელები დაკავშირებულია პრობის გარეთ და უკავშირდება ზომის ცირკუიტს.

• Wheatstone Bridge ცირკუიტი

• ზუსტი ელექტრო ცირკუიტი, რომელიც გამოიყენება თოკის რეზისტენციის მცირე ცვლილებების ზუსტ შესაფასებლად.

• ბრიჯი კალიბრირებულია რეზისტენციის ცვლილებების დეტექტირებასთან, რომლებიც გამოწვეულია სითხეში სითბოს დაკარგვით, და ასეთი ცვლილებები ტრანსლატირდება დინების სიჩქარის მონაცემებად.

ოპერაცია: მუდმივი დენის მეთოდი

• დამზადება: ანემომეტრის პრობი დადებულია სითხის დინებაში, რომლის სიჩქარე უნდა შეიზომოს.

• თოკის დათბობა: მუდმივი ელექტრო დენი გადის დენის მიმართულების თოკის მეშვეობით, რომელიც გათბობს ის ტემპერატურაზე, რომელიც უფრო მაღალია სითხის ტემპერატურაზე.

• სითბოს გადაცემა: როდესაც სითხე დინდება თოკის გარშემო, ის სითბოს დასათვლელია თოკიდან, რითაც შეიცვლება თოკის ტემპერატურა. უფრო სწრაფი დინების სიჩქარე ზრდის სითბოს დაკარგვას, რითაც შეიცვლება ტემპერატურა.

• რეზისტენციის ზომა: Wheatstone ბრიჯი მონიტორებს თოკის რეზისტენციას, რომელიც კლებს ტემპერატურის შესაბამისად (მრავალი მეტალისთვის). ბრიჯის ცირკუიტი დარჩენილია მუდმივი ვოლტაჟით, რითაც რეზისტენციის ცვლილებები კორელირებულია სითხის დინების სიჩქარესთან პრეკალიბრირებული კავშირებით.

საკუთარი გამოყენებები

• აეროდინამიკაში, ჰიდროდინამიკაში და საზღვარის შრიფტის დინების კვლევა.

• საქმეებში დინების ზომა მაგიდებში, HVAC სისტემებში და ქარის ტუნელებში.

• სითხეების, ატმოსფეროს და ბიოლოგიური სისტემების დინების სამართავი კვლევები.

სარგებელები

• მაღალი სენსიტივიტეტი სწრაფ დინების ფლუქტუაციების შესაფასებლად (იდეალური ტურბულენტური დინების ანალიზისთვის).

• კომპაქტური დიზაინი საშუალებას აძლევს ზომას დახურულ სივრცეებში.

• დირექტული ზომა დინების სიჩქარესა და მიმართულებას შესაბამისი პრობის მიმართულებით.

როდესაც გათბობული თოკი დადებულია სითხის დინებაში, სითბო გადის თოკიდან სითხეში. გადაცემული სითბო დირექტულად პროპორციულია თოკის რეზისტენციასთან. როდესაც სითბოს დაკარგვა შემცირდება, თოკის რეზისტენცია შემცირდება შესაბამისად. Wheatstone ბრიჯი ზომავს ეს რეზისტენციის ცვლილებებს, რომლებიც შემდეგ კორელირებულია სითხის დინების სიჩქარესთან.

მუდმივი ტემპერატურის მეთოდი

ამ კონფიგურაციაში, ელექტრო დენი გათბობს თოკს. როდესაც გათბობული თოკი დადებულია სითხის დინებაში, სითბო გადის თოკიდან სითხეში, რითაც შეიცვლება თოკის ტემპერატურა - და შესაბამისად, რეზისტენცია. მეთოდი ფუნქციონალურად მუშაობს თოკის ტემპერატურის მუდმივი დარჩენის პრინციპზე, მიუხედავად სითბოს დაკარგვის პროცესიდან.

ფიდბექ მექანიზმი რეალურად არეგულირებს ელექტრო დენს თოკში, რათა დასათვლელი იყოს სითბოს დაკარგვა. სრული დენი, რომელიც საჭიროა თოკის საწყის ტემპერატურის დასადგენად და დასადებად, დირექტულად პროპორციულია სითხის დინების სიჩქარესთან: უფრო სწრაფი დინების სიჩქარე საჭიროებს უფრო მაღალ დენს სითბოს დაკარგვის კომპენსაციისთვის. ეს საშუალებას აძლევს ზუსტად გაზასა და სითხის სიჩქარეს დარგებას დენის რეგულირების და დინების დინამიკის კორელაციით.

სითხის დინების სიჩქარის ზომა სიცხელი თოკის ანემომეტრის გამოყენებით

სიცხელი თოკის ანემომეტრში, ელექტრო დენი გათბობს სითხეში დადებულ სიმინიატურ თოკს. Wheatstone ბრიჯის ცირკუიტი გამოიყენება თოკის ტემპერატურის ზომას მისი ელექტრო რეზისტენციის მონიტორინგით, რადგან რეზისტენცია ცვლილებას იყენებს ტემპერატურის ცვლილების მიხედვით.

მუდმივი ტემპერატურის მეთოდისთვის (ჩვეულებრივი მოქმედების რეჟიმი), თოკის ტემპერატურა დარჩენილია მუდმივი დონეზე, მიუხედავად სითბოს დაკარგვის სითხეში. ფიდბექ მექანიზმი რეალურად არეგულირებს დათბობის დენს რეალურად, რათა დასათვლელი იყოს სითბოს დაკარგვა, რითაც დარჩენილია ბრიჯი ბალანსში. დათბობის დენის სიდიდე, რომელიც საჭიროა მუდმივი ტემპერატურის დასადებად, დირექტულად პროპორციულია სითხის დინების სიჩქარესთან, რითაც შესაძლებელი ხდება სიჩქარის ზუსტი შესაფასებლად.

სტანდარტული რეზისტორი დაკავშირებულია სერიულად დათბობის თოკთან. თოკში გადის დენის დეტექტირება შესაძლებელია რეზისტორის ზედა ვოლტაჟის ზომით, რომელიც ზუსტად ზომავს პოტენციომეტრით.

გათბობული თოკიდან სითბოს დაკარგვა შესაძლებელია შეფასოთ შემდეგი განტოლებით:

სადაც:

• v = სითხის დინების სიჩქარე,

• ρ = სითხის სიმკვრივე,

• a და b = კონსტანტები, რომლებიც დამოკიდებულია სითხის ფიზიკური მახასიათებლების და თოკის ზომებზე.

თუ I არის დენი თოკში და R არის მისი რეზისტენცია, ეკვილიბრიუმში:

ინსტრუმენტის რეზისტენცია და ტემპერატურა დარჩენილია მუდმივი დონეზე სითხის დინების სიჩქარის ზომისთვის დენის I ზომით.

ეს კონფიგურაცია გამოიყენებს სითხის სიჩქარეს, სითბოს გადაცემას და ელექტრო რეზისტენციას შორის კავშირს ზუსტი დინების დინამიკის მონაცემების შესაძლებლობას სხვადასხვა აპლიკაციებში, ლაბორატორიული კვლევებიდან ინდუსტრიულ პროცესების კონტროლამდე.

სითხეს, ელექტრო რეზისტენციას და სითხის დინამიკას შორის კავშირის გამოყენებით, სიცხელი თოკის ანემომეტრი რჩება ზუსტი დინების აღსაწერად სამეცნიერო და ინჟინერულ დისციპლინებში.