Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: układ stałotemperaturowy

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

A constant-temperature anemometer (CTA) with a means of eliminating the effects of cable resistance on the probe overheat ratio

Ligęza P.

Archives of Mining Sciences

2003

Vol. 48, nr 1

101-117

Measurements of flow velocity are an important step in the control of the air ventilation conditions in mines and ventilation processes. As metrological conditions prevailing in such situations are very specific and measurements may serve different purposes, several methods of gas flow velocity measurements have been developed to meet the needs of the mining sector. This paper examines the possible applications of hot wire anemometry to obtain measurements of velocity fields in fast--changing gas flows. The suggested solution of a CTA may be applied both in laboratory tests and in flow measurements in mines. The major advantage of the device is that the effects of cable resistance on the wire overheating ratio are wholly eliminated. The measuring sensor may be used in places where the distance between the sensor and the measuring apparatus is considerable and when cable resistance may vary due to ambient temperature variations. A classical configuration for the operation of a hot-wire anemometer is the constant-temperature bridge circuit, where the resistance of the sensor-supplying cable affects the overheating ratio. This may lead to measurement errors. In order to eliminate those shortcomings, a new CTA circuit for supplying the hot wire anemometer was developed, which permits four-point measurements of the sensor resistance. The effects of cables and junction resistances on the wire overheating ratio are thus eliminated. The dynamic parameters are similar to those of the typical bridge circuit. In several metrological applications this circuit may prove to be an excellent alternative to traditional solutions. The paper examines the structure and the operating principles of the new circuit, presenting also the results of modelling and experimental tests.

Obszarem zainteresowań Pracowni Metrologii Przepływów Instytutu Mechaniki Górotworu PAN są metody pomiaru prędkości przepływu gazów ze szczególnym uwzględnieniem metod przydatnych w górnictwie. Pomiary prędkości przepływu stanowią ważny element badania stanu i przebiegu procesu wentylacji kopalń. Dla zapewnienia efektywnego przewietrzania wyrobisk kopalnianych konieczne jest ciągłe pozyskiwanie informacji o wartości parametrów wentylacyjnych w wybranych punktach kopalni. Sprawność i niezawodność systemu pomiarowego sieci wentylacyjnej wpływa na przebieg procesu eksploatacji złoża i bezpieczeństwo pracy w kopalni. Ze wzglądu na specyficzne warunki metrologiczne oraz zróżnicowanie celu opracowano dla potrzeb górnictwa szereg metod pomiaru prędkości przepływu gazu. W pracy tej poddano analizie problem wykorzystania metody termoanemometrycznej do pomiaru pól prędkości w szybkozmiennych przepływach gazu. Prezentowane rozwiązanie anemometru stałotemperaturowego może znaleźć zastosowanie zarówno w badaniach laboratoryjnych, jak i w kopalnianych pomiarach wentylacyjnych. Zaletą prezentowanego układu jest całkowita eliminacja wpływu rezystancji kabla na współczynnik nagrzania czujnika pomiarowego. Przeznaczony jest on więc głównie do prowadzenia pomiarów w warunkach znacznego oddalenia czujników od aparatury pomiarowej oraz w pomiarach, w których rezystancja kabla zasilającego czujniki może zmieniać się ze względu na znaczne zmiany temperatury otoczenia. Układ posiada również bardzo dobre parametry metrologiczne w zakresie małych współczynników nagrzania czujnika oraz przy pomiarach małych prędkości przepływu powietrza. Typowym układem pracy czujnika anemometrycznego z gorącym drutem jest układ stałotempe-raturowy. Posiada on bardzo dobre właściwości zarówno statyczne, jak i dynamiczne. Jest to układ regulacji automatycznej, zasilający czujnik takim prądem, aby średnia temperatura włókna utrzymywana była na zadanym poziomie. Temperatura ta jest stała niezależnie od zewnętrznych warunków wymiany ciepła. W układzie stałotemperaturowym czujnik umieszczony jest w niezrównoważonym mostku rezystancyjnym. Zadana temperatura czujnika jest uzyskiwana po zrównoważeniu mostka przez zamknięcie pętli sprzężenia zwrotnego. Prąd czujnika jest funkcją prędkości przepływu i innych parametrów wymiany ciepła. Utrzymanie zadanego poziomu współczynnika nagrzania czujnika jest istotnym warunkiem dokładności pomiarów. Mostkowy układ stałotemperaturowy jest podstawowym układem stosowanym obecnie do zasilania czujnika anemometrycznego z gorącym drutem. W tym klasycznym układzie czujnik pomiarowy zasilany jest kablem dwuprzewodowym. Wartość rezystancji kabla ma wpływ na poziom współczynnika nagrzania czujnika. Precyzyjne pomiary wymagają więc kompensacji rezystancji kabla. Kompensacja realizowana jest poprzez pomiar rezystancji kabla po zwarciu złącza czujnika. Rezystancja kabla uwzględniana jest w mostku przy zadawaniu współczynnika nagrzania czujnika. Kompensacja taka jest jednak niewystarczająca w przypadku zmian rezystancji kabla wywołanych zmianą temperatury otoczenia podczas procesu pomiarowego. Współczesna literatura anemometryczna nie zawiera opisu metody automatycznej kompensacji rezystancji kabla w mostkowym układzie stałotemperaturowym. Szczególnie przy małym stosunku rezystancji czujnika do rezystancji kabla błędy pomiarowe mogą być tu znaczące. Aby wyeliminować te błędy opracowano stałotemperaturowy układ zasilania czujnika anemometrycznego z czteropunktowym pomiarem jego rezystancji. Jest to oryginalne rozwiązanie układu stałotemperaturowego nie zawierające klasycznego mostka rezystancyjnego. Uzyskano całkowitą eliminację wpływu rezystancji kabla i złącza na współczynnik nagrzania czujnika pomiarowego. Nie jest więc wymagana kompensacja rezystancji kabla. Układ dzięki swoim zaletom może znaleźć zastosowanie w precyzyjnych pomiarach anemometrycznych, szczególnie przy małej rezystancji czujnika, małym współczynniku nagrzania i długim kablu zasilającym czujnik w warunkach zmiany temperatury otoczenia kabla. W opracowanym układzie współczynnik nagrzania czujnika zadawany jest poprzez zmianę wzmocnienia w torze sygnałowym, a nie jak w układzie klasycznym poprzez zmianę parametrów mostka. Pozwala to na zadawanie współczynnika nagrzania czujnika zewnętrznym sygnałem poprzez wprowadzenie do układu elementu o zmiennym wzmocnieniu, takiego jak mnożący przetwornik cyfrowo-analogowy, mnożarka analogowa czy sterowany wzmacniacz. W wielu zagadnieniach metrologicznych układ może stanowić alternatywę dla klasycznego układu mostkowego. W artykule omówiono strukturę i podstawy działania układu oraz przedstawiono wyniki badań modelowych i eksperymentalnych.