Қыстық телді анемометр

Анықтама

Жылуу сызығы анемометрі - бұл сүйектің ағыс тезі мен бағытын өлшеген көрсеткі. Бұл құрылғы жылуу сызығына электр ағысы арқылы жылуу берілетінде, сүйектің ағысына тағынан жылуу таратылады. Сызықтың температура өзгерісі - сүйектің ағыс қасиеттерін көрсетеді.

Жылуу сызығы сүйекте қойылғанда, сүйектен жылуу таратылып, сызықтың температурасы төмендейді. Сызықтың температурасының өзгерісі (жылуу тарату нәтижесінде) сүйектің ағыс тезімен тікелей байланысты болады, осылайша ағыс тезі өлшенеді.

Жылуу сызығы анемометрі жылуу тарату принципіне негізделген, бұл принцип ыңғайлы температурадағы объекттен төмен температурадағы сүйекке жылуу таратуға негізделген. Жылуу сызығы анемометрі сүйектер механикасын зерттеуде пайдаланылатын маңызды құрылғы болып табылады.

Құрылымы

Жылуу сызығы анемометрі екі негізгі компоненттен тұрады:

• Ток көлік сызығы
  

• Жұмсартқыш немесе тунгстендің тонкі, қарсылас сызығы, керамикадан немесе металлдан жасалған зонд ішінде орналасқан.

• Сызық сүйекте қойылғанда, ол әрі жылуу беруші, әрі температура датчик ретінде әсер етеді.

• Сызықтан шығатын проводтар зондтан шығып, өлшеу схемасына қосылады.

• Уитстоун мосты схемасы

• Сызықтың қарсыласының өзгерісін өлшеген прецизионды электр схемасы.

• Мост сюйектің ағысына тағынан жылуу тарату нәтижесінде пайда болған қарсылас өзгерістерді анықтай алады, осы өзгерістер ағыс тезін өлшену ретінде өзгереді.

Іске қосу: Тұрақты ағыс әдісі

• Орнату: Анемометр зонды өлшенетін сүйектің ағысына қою керек.

• Сызықты жылуу: Тұрақты электр ағысы ток көлік сызығы арқылы өткізілетінде, ол сүйектен жоғары температуралы болады.

• Жылуу тарату: Сүйек сызыққа тағынан жылуу таратылып, сызықтың температурасы төмендейді. Жылдам ағыс тезі жылуу таратуын арттыратындықтан, температура да көбірек төмендейді.

• Қарсылас өлшемдер: Уитстоун мост сызықтың қарсыласын өлшейді, қарсылас металдар үшін температура төмендетілгенде өзгереді. Мост схемасы тұрақты напряжение деңгейінде ұстауы мүмкін, осылайша қарсылас өзгерістер сүйектің ағыс тезімен байланысты болады.

Негізгі қолданылу жерлері

• Аэрология, гидродинамика және чек аралық ағыс зерттеулері.

• Борыту жолдары, HVAC системалары және шамал туннельдеріндегі индустриалдық ағыс өлшемдері.

• Деніздер, атмосфера және биологиялық системадағы сүйектің ағысуын зерттеу.

Артықшылықтары

• Жылдам ағыс өзгерістерге жоғары сезімділік (тұрақты ағыс талдау үшін).

• Кішкентай өлшемдер арқылы тес құрылымдарда өлшем алу мүмкін.

• Теңіз құрылғының бағытын өлшегенде, сүйектің ағыс тезі мен бағытын өлшеген мүмкіндік.

Жылуу сызығы су ағысына қойылғанда, жылуу сызықтан суға таратылады. Таратылған жылуу өлшемі сызықтың қарсыласына пропорционалды. Жылуу таратуы азайғанда, сызықтың қарсыласы да азайады. Уитстоун мост қарсылас өзгерістерін өлшейді, олар сүйектің ағыс тезімен байланысты болады.

Тұрақты температура әдісі

Бұл конфигурацияда электр ағысы сызықты жылууландырады. Жылуу сызық сүйекте қойылғанда, жылуу сызықтан сүйекке таратылады, ол сызықтың температурасын өзгертеді - сонымен қатар, қарсыласын да өзгертеді. Әдіс сызықтың температурасын тұрақты ұстау принципіне негізделген, халық жылуу таратуына қарама-қарсы.

Пайдаланылатын фидбэк механизмі сызыққа өткізілетін электр ағысын реал уақытта өзгертеді, жылуу таратуын компенсациялау үшін. Сызықтың бастапқы температурасын қалпына келтіру және сақтау үшін қажет болған жалпы ағыс туралы пропорционалды болады: жылдам ағыс тезі артықшылық жылуу таратуын компенсациялау үшін жоғары ағыс қажет болады. Осы әдіс сүйектің ағыс тезін өлшегенде ағыс динамикасымен ағыс өзгерістерін байланыстыру арқылы нақты өлшем алуға мүмкіндік береді.

Жылуу сызығы анемометрі арқылы сүйектің ағыс тезін өлшем

Жылуу сызығы анемометрінде электр ағысы тонк сызықты сүйекте жылууландырады. Уитстоун мост схемасы сызықтың температурасын өлшейді, ол қарсылас өзгерістерін өлшеп, қарсылас температураға байланысты болады.

Тұрақты температура әдісі (көптеген операциялық режимдерде) сызықтың температурасы сүйектен жылуу таратуына қарама-қарсы тұрақты деңгейде ұстауға мүмкіндік береді. Фидбэк механизмі жылуу таратуын компенсациялау үшін жылуу ағысын реал уақытта өзгертеді, мост схемасының теңсіздігін ұстау үшін. Жылуу ағысының өлшемі тұрақты температура ұстау үшін қажет болған мөлшері сүйектің ағыс тезімен байланысты болады, осылайша нақты өлшем алу мүмкін.

Стандартты резистор жылуу сызығымен сериялық байланыстырылады. Сызыққа өткізілетін ағыс вольтаж төмендетуі арқылы анықталады, ол потенциометр арқылы нақты өлшенеді.

Жылуу сызықтан таратылған жылуу өлшемі мынадай теңдеу арқылы анықталады:

Мұнда:

• v = сүйектің ағыс тезі,

• ρ = сүйектің тығыздығы,

• a және b = сүйектің өлшемдері, физикалық қасиеттері және сызыққа байланысты тұрақтылар.

Егер I сызыққа өткізілетін ағыс, ал R - оның қарсыласы болса, теңсіздікте: 

Инструменттің қарсыласы және температурасы сүйектің ағыс тезін өлшегенде I ағысын өлшегенде тұрақты ұстау үшін ұстау қажет.

Бұл құрылым сүйектің ағыс тезі, жылуу тарату және электр қарсыласы арасындағы байланысты лабораториялық зерттеулерден бастап, индустриалдық процесс жөндеулеріне дейін әртүрлі қолданылымдарда нақты, динамикалық ағыс тезі өлшемдерін береді.

Жылуу тарату, электр қарсыласы және сүйектер динамикасы арасындағы байланысты пайдалану арқылы, жылуу сызығы анемометрі ғылыми және инженерлік өнеркәсіптерде дәл ағыс қасиеттерін анықтау үшін маңызды құрылғы болып қалады.