Dynamic properties of hot-wire anemometric measurement circuits in the aspect of measurements in mine conditions

• Autorzy: Jamróz P. , Ligęza P. , Socha K.

Warianty tytułu

PL

Właściwości dynamiczne termoanemometrycznych układów pomiarowych w aspekcie pomiarów w warunkach kopalnianych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The use of measurement apparatus under conditions which differ significantly from those under which the apparatus was adjusted carries the risk of altering the previously determined measurement characteristics. This is of special concern in the case of apparatus which is sensitive to external measurement conditions. Advanced measurement systems are equipped with algorithms which allow the negative effect of unstable environmental conditions on their static characteristics to be compensated for. Meanwhile, the problem of altered dynamic properties of such systems is often neglected. This paper presents a model study in which the effect of variable operational conditions on dynamic response of hot-wire anemometric measurement system in the case of simulated mine flows was investigated. A mathematical model of measurement system able to compensate the negative effect of changes in flow velocity and configuration of measurement apparatus itself on its dynamic properties was developed and investigated. Based on conducted experiments, we have developed an automatic regulation algorithm enabling the transmission band of measurement apparatus to be optimized for measurement conditions prevailing in mine environment.

PL

Stosowanie aparatury pomiarowej w warunkach różnych od warunków, w których aparatura ta była adjustowana niesie ze sobą ryzyko zmian wyznaczonych wcześniej charakterystyk pomiarowych. Dotyczy to w szczególności aparatury wrażliwej na zewnętrzne czynniki pomiarowe. Zaawansowane systemy pomiarowe wyposaża się w algorytmy pozwalające na kompensację negatywnego oddziaływania zmiennych warunków środowiskowych głównie na charakterystyki statyczne. Pomija się często przy tym problem zmian właściwości dynamicznych systemów. W artykule przedstawiono modelowe badania wpływu zmiennych warunków użytkowania na odpowiedź dynamiczną termoanemometrycznego systemu pomiarowego w warunkach pomiarów symulowanych przepływów kopalnianych. Opracowano i przebadano symulacyjnie matematyczny model układu pomiarowego zdolnego do kompensacji negatywnego wpływu zmian prędkości przepływu oraz konfiguracji aparatury pomiarowej na jej właściwości dynamiczne. Na podstawie przeprowadzonych badań stworzono algorytm automatycznej regulacji pozwalający na optymalizację pasma przenoszenia aparatury pomiarowej w warunkach pomiarów w środowisku kopalnianym.

Słowa kluczowe

EN

measurements of flow phenomena; transmission band; limiting frequency; hot-wire anemometric measurement systems

PL

pomiary zjawisk przepływowych; pasmo przenoszenia; częstotliwość graniczna; termoanemometryczne układy pomiarowe

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 57, no. 3
• Strony: 699--714
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Jamróz P.

• Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences, ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków, Poland

autor

Ligęza P.

• Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences, ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków, Poland

autor

Socha K.

• Strata Mechanics Research Institute of the Polish Academy of Sciences, ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• Chew Y.T., Khoo B.C, Lim C.P., Teo C.J., 1998. Dynamic response of hot-wire anemometer. Part II: A flush mounted hot-wire and hot-film probes for wall shear stress measurements. Measurement Science and Technology, 9, no. 5 p. 764-778.
• Elsner J.W., Drobniak S., 1995. Metrologia turbulencji przepływów. Vol. 18 of the series Maszyny Przepływowe. The Ossolinski National Institute.
• Freymuth P., 1977. Frequency response and electronic testing for constant-temperature hot-wire anemometers. Journal of Physics E.: Scientific Instruments; vol. 10: p. 705-710.
• Jamróz P., 2008. Wielomianowe modele współczynnika dynamiki czujników temperatury w warunkach zmiennych przepływów. Przegląd Elektrotechniczny, 9/2008.
• Jamróz P., Ligęza P., Socha K., 2010. Zaawansowane narzędzia metrologiczne w pomiarach wybranych parametrów środowiska. Optymalizowany dynamicznie termoanemometryczny system pomiarowy. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Vol. 12, No. 1-4.
• Jamróz P., 2011. Relationship Between Dynamic Coefficients of Two Temperature Sensors Under Nonstationary Flow Conditions. IEEE Sensors Journal, Vol. 11, Issue 2, pp. 335-340.
• Khoo B.C., Chew Y.T., Lim C.P., Teo C.J., 1998. Dynamic response of hot-wire anemometer, Part I: A marginally-elevated hot-wire probe for near-wall velocity measurements. Measurement Science and Technology, 9, no. 5 p. 751-763.
• Krawczyk J., Ligęza P., Poleszczyk E., Skotniczny P., 2011. Advanced hot-wire anemometric measurement systems in investigation of the air flow velocity fields in mine headings. Arch. Min. Sci., Vol. 56, No 4, p. 683-701.
• Li D.J., 2005. The effect of electronic components on the cut-off frequency of the hot-wire system. Measurement Science and Technology, vol. 16, No 3: pp. 766-774.
• Ligęza P., 2001. Układy termoanemometryczne-struktura, modelowanie, przyrządy i systemy pomiarowe. vol. 98 from the series „Rozprawy Monografie“. AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Cracow.
• Ligęza P., 2007a. Układ anemometru stałotemperaturowego z regulacją właściwości dynamicznych. Polska Akademia Nauk Instytut Mechaniki Górotworu, Kraków. Polska. Opis patentowy. 382135. Zgłoszono 04.04.2007.
• Ligęza P., Poleszczyk E., Skotniczny P., 2009. Hot-wire anemometric measurement systems in mining applications. Arch. Min. Sci., Monograph number 6, pp. 1-92.
• Watmuff J.H., 1995. Investigation of the constant-temperature hot-wire anemometer. Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 11, no. 2: pp. 117-134.