Modyfikacja mostkowego układu anemometru stałotemperaturowego do badań w szerokim zakresie fluktuacji prędkości przepływów

• Autorzy: Ligęza, Paweł , Jamróz, Paweł , Ostrogórski, Piotr

Warianty tytułu

EN

Modification of the bridge of a constant temperature anemometer for research in a wide range of flow velocity fluctuations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stosowana w badaniu przepływów turbulentnych metoda termoanemometryczna polega na pomiarze wielkości fizycznych opisujących przepływ poprzez pomiar strat cieplnych miniaturowego nagrzanego elementu. Termoanemometr umożliwia pomiary przepływów szybkozmiennych w szerokim zakresie prędkości, przy dobrym stosunku sygnału do szumu. Pasmo przenoszenia sięga setek kiloherców, a zakres mierzonych prędkości od ułamków metra na sekundę do prędkości ponaddźwiękowych. W artykule przedstawiono koncepcję modyfikacji klasycznego mostkowego układu anemometru stałotemperaturowego z przeznaczeniem do badań w szerokim zakresie fluktuacji prędkości przepływu. Istotą zaproponowanej modyfikacji jest przede wszystkim ograniczenie szumów własnych układu przy zachowaniu bardzo dobrych parametrów dynamicznych. Układ przeznaczony jest do badań przepływów turbulentnych o szerokim spektrum częstotliwościowym fluktuacji prędkości.

EN

The hot-wire anemometric method used in the study of turbulent flows consists in measuring the physical quantities describing the flow by measuring thermal losses of a miniature heated element. The hot-wire anemometer enables measurements of fast-varying flows over a wide velocity range, with a good signal-to-noise ratio. The frequency response is of hundreds of kilohertz, and the measured velocity ranges is from centimeters per second to supersonic speeds. The article presents the concept of modification of the classic bridge of constant-temperature anemometer system intended for testing in a wide spectral range of flow velocity fluctuations. The essence of the proposed modification is, above all, to reduce the system’s own noise while maintaining very good dynamic parameters. The system is designed to study turbulent flows with a wide frequency spectrum of velocity fluctuations.

Słowa kluczowe

PL

przepływy turbulentne; anemometr stałotemperaturowy; pasmo przenoszenia; dynamika układów; szumy własne

EN

turbulent flows; constant temperature anemometer; frequency response; system dynamics; self-noise

• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 22, nr 1-4
• Strony: 3--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Ligęza, Paweł

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

autor

Jamróz, Paweł

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

autor

Ostrogórski, Piotr

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27; 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Elsner J.W.: Turbulencja przepływów. PWN, Warszawa, 1987.
• [2] Bruun H.H.: Hot-wire Anemometry. Principles and Signal Analysis. University Press, Oxford, 1995.
• [3] Freymuth P.: Feedback Control Theory for Constant-Temperature Hot-Wire Anemometers. Rev. of Sci. Instrum., 38, 677-681, 1967.
• [4] Davis M.R.: The dynamic response of constant resistance anemometers. J. Phys. E: Sci. Instrum., 3, 15-20, 1970.
• [5] Freymuth P.: Frequency response and electronic testing for constant-temperature hot-wire anemometers. J. Phys. E: Sci. Instrum., 10, 705-710, 1977.
• [6] Watmuff J.H.: Investigation of the Constant-Temperature Hot-Wire Anemometer. Exp. Thermal and Fluid Sci., 11, 117-134, 1995.
• [7] Saddoughi S.G., Veeravalli S.V.: Hot-wire anemometry behaviour at very high frequencies. Meas. Sci. Technol., 7, 1297-1300, 1996.
• [8] Freymuth P.: On higher order dynamics of constant-temperature hot-wire anemometers. Meas. Sci. Technol., 9, 534-535, 1998.
• [9] Payne S.J.: Unsteady Loss in a High Pressure Turbine Stage. A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements of the degree of Doctor of Philosophy at the University of Oxford, Hilary Term, Department of Engineering Science, University of Oxford, 2001.
• [10] Li D.J.: Dynamic response of constant temperature hot-wire system in turbulence velocity measurements. Meas. Sci. Technol., 15, 1835-1847, 2004.
• [11] Li D.J.: The effect of electronic components on the cut-off frequency of the hot-wire system. Meas. Sci. Technol., 16, 766-774, 2005.
• [12] Li D.J.: Dynamic response of constant temperature hot-wire system under various perturbations. Meas. Sci. Technol., 17, 2665-2675, 2006.
• [13] Ligęza P.: Constant-bandwidth constant-temperature hot-wire anemometer. Review of Scientific Instruments, vol. 78, 2007.
• [14] Ligęza P.: Construction and experimental testing of the constant-bandwidth constant-temperature anemometer. Review of Scientific Instruments, vol. 79, 2008.
• [15] Ligęza P.: An investigation of a constant-bandwidth hot-wire anemometer. Flow Measurement and Instrumentation, vol. 20, 2009.
• [16] Ligęza P.: Static and dynamic parameters of hot-wire sensors in a wide range of filament diameters as a criterion for optimal sensor selection in measurement process. Measurement, 151, 107177, 2020.
• [17] Ligęza P.: Modification of Hot-Wire Anemometers Frequency Bandwidth Measurement Method. Sensors, 20, 6, 1595, 2020.
• [18] Opis patentowy US 4523462A: Constant temperature anemometer having an enhanced frequency response, 1983.
• [19] Opis patentowy US 5493906A: Automatic offset control for constant temperature anemomete, 1994.
• [20] Opis patentowy PL 209493: Układ anemometru stałotemperaturowego z regulacją właściwości dynamicznych, 2011.