Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Experimental verification of a method of non-isothermal gas flow measurements

100%

Ligęza P.

|

tom Vol. 49, nr 2

205-222

EN

On account of specific metrological conditions and a wide range of potential applications and goals, several methods of gas flow velocity measurements were developed to be employed in mining industry. This paper focuses on possible applications of method using two hot-wire anemometers to the measurements of velocity and temperature fields in fast-changing gas flows. This measurement method can potentially be applied in laboratory tests and in measurements for the purpose of mine ventilation. The paper summarises the results of experimental verification of a measurement method employing two anemometers, which is one of the possible options of temperature correction of a signal from a hotwire anemometer. The double-anemometer configuration allows velocity and temperature measurements in non-isothermal gas flows. The system utilises output signals from two hotwire anemometers operating at different overheat. Parameters of measuring sensors in these two anemometers ought to be similar. Besides, an assumption is made that velocity and temperature of the medium on the two wires should be identical. The distance between the two wires ought to be small, though precisely controlled, such that their interactions be minimal. As both sensors operate in a CTA circuit, we get a wide frequency bandwidth for velocity and temperature measurements. The measurement method was verified in an experimental program where measurements were taken with the measuring circuit realising the double-anemometer method in model conditions, i.e. in a flow of known velocity and temperature. Such flow was induced in a closed wind tunnel with temperature adjustment. During the first stage the sensors were calibrated at the reference temperature, followed by adjustment of sensor model parameters on the basis of obtained experimental data and in accordance with the adopted fit criterion. In the second stage thus obtained model parameters were introduced to the algorithms realised by the measuring circuit, which allowed the full verification of the method. The relevant characteristics of the measuring circuit were graphed for the predetermined variability range of velocity and temperature and measurement errors were computed accordingly. Thus obtained results, together with the present status of knowledge and expertise, become an excellent starting point for the implementation of measuring systems operating utilising this method. These systems appear to be most effective research tool, useful in may areas of engineering where time-variant velocity and temperature fields are to be measured.

PL

Ze względu na specyficzne warunki metrologiczne oraz zróżnicowanie celu opracowano dla potrzeb górnictwa szereg metod pomiaru prędkości przepływu gazu. W pracy tej poddano analizie problem wykorzystania specjalizowanej metody termoanemometrycznej do pomiaru pól prędkości i temperatury w szybkozmiennych przepływach gazu. Prezentowana metoda pomiarowa może znaleźć zastosowanie zarówno w badaniach laboratoryjnych, jak i w kopalnianych pomiarach wentylacyjnych. W artykule zaprezentowano wyniki eksperymentalnej weryfikacji metody dwóch termoanemometrów, która stanowi jedno z rozwiązań układu korekcji temperaturowej sygnału termoanemometrycznego. Układ dwóch termoanemometrów pozwala na pomiar prędkości i temperatury w nieizotermicznych przepływów gazu. W układzie wykorzystuje się sygnały wyjściowe z dwóch termoanemometrów pracujących z różnymi współczynnikami nagrzania czujników pomiarowych. Czujniki pracujące w obu termoanemometrach powinny mieć zbliżone parametry. Zakłada się, że prędkość i temperatura medium na obu włóknach są identyczne. Włókna pomiarowe powinny być więc umieszczone blisko siebie, jednak w takiej odległości, aby wzajemne oddziaływanie włókien było możliwie małe. Ze względu na pracę obu czujników w układzie stałotemperaturowym uzyskuje się szerokie pasmo przenoszonych częstotliwości dla pomiaru prędkości i temperatury. Przedstawiona metoda pomiarowa została poddana eksperymentalnej weryfikacji. Weryfikacja metody polegała na wykonaniu pomiarów za pomocą systemu pomiarowego realizującego metodę dwóch termoanemometrów w warunkach wzorcowych, to znaczy w przepływie o znanej prędkości i temperaturze. Taki przepływ został wytworzony w zamkniętym tunelu aerodynamicznym z regulowaną temperaturą. W pierwszej fazie badań przeprowadzono wzorcowanie czujników w temperaturze odniesienia, następnie do uzyskanych danych doświadczalnych dopasowano parametry modelu czujnika zgodnie z przyjętym kryterium dopasowania. W drugiej fazie badań wyznaczone parametry modelu zostały wprowadzone do algorytmów realizowanych przez system pomiarowy, co pozwoliło na przeprowadzenie badań weryfikacyjnych metody. Badania te polegały na wykonaniu charakterystyk systemu pomiarowego dla zadanych w przyjętym przedziale zmienności prędkości i temperatur. Dla uzyskanych charakterystyk obliczono wartości błędów pomiarowych. Uzyskane rezultaty w połączeniu z dotychczas posiadaną wiedzą i doświadczeniem stanowią doskonałą bazę wyjściową dla realizacji systemów pomiarowych pracujących w oparciu o opisaną metodę pomiarową. Systemy te mogą stanowić doskonałe narzędzie badawcze w wielu dziedzinach nauki i techniki, wszędzie tam, gdzie mamy do czynienia z problemem pomiaru zmiennych w czasie pól prędkości i temperatury.

2

Koncepcja termicznej metody wspomagania identyfikacji ciał stałych i ich parametrów cieplnych

100%

Ligęza P.

|

tom T. 18, nr 3

55--59

PL

Przedstawiona koncepcja nowej metody badawczej dotyczy opracowania struktur systemów i algorytmów pomiarowych termicznej metody wspomagania identyfikacji ciał stałych oraz ich parametrów cieplnych. Generalnie proces identyfikacji substancji polega na pomiarze i interpretacji wybranych, mierzalnych parametrów fizycznych, przy czym może to być proces pasywny, lub aktywny – związany z zastosowaniem sztucznie wprowadzonych oddziaływań zewnętrznych. Znaczna grupa z dotychczas stosowanych metod wymaga pobrania próbki substancji do wyznaczenia jej parametrów i identyfi kacji. Ponadto w celu prawidłowej identyfikacji substancji korzystne jest zastosowanie kilku uzupełniających się metod. Autor proponuje nową koncepcję metody wspomagania identyfikacji ciał stałych oraz ich parametrów cieplnych. Idea proponowanej metody pomiarowej polega na tym, że głowica pomiarowa zawierająca nagrzewany prądem elektrycznym rezystancyjny przetwornik temperatury utrzymywana jest w stabilnym kontakcie termicznym z badaną substancją, a poziom temperatury rezystancyjnego przetwornika temperatury zadawany jest poprzez sterowany układ stałotemperaturowy. Na podstawie pomiaru strumienia ciepła odbieranego z głowicy w różnych stanach nagrzania wyznaczane są parametry charakterystyczne układu głowica – substancja. Parametry te porównywane są z parametrami uzyskanymi dla różnych substancji w procesie wzorcowania układu, co pozwala na określenie korelacji parametrów wzorcowych i mierzonych, a tym samym na zaklasyfikowanie badanej substancji do danej klasy materiałów.

EN

The presented idea of new method concerns the development of structures of systems and measurement algorithms of new thermal method for supporting the identification of solids and their thermal parameters. In general, the research process of identification of materials is based on measurement and interpretation of selected measurable physical parameters. This process can either be passive or an active one, associated with employment of artificially introduced external influences. A large group of the methods of identification require a sample of the substance to be collected in order to determine its parameters and perform the identification. Finally, in order to correctly identify the substances it is preferable to use several mutually complementary methods. The authors of this project propose a concept of new method for supporting the identification of solids and their thermal parameters. The idea of the method is based on the fact that measuring head of the probe, comprising a resistance temperature converter heated by electric current, is continuously maintained in a stable thermal contact with the tested substance, while the temperature of the resistance temperature converter is controlled by the constant-current/temperature controlled system. The parameters characteristic of the head – substance system are determined based on measurement of the flux of heat transferred from the head in its various states of heating. These parameters are compared to parameters obtained for different substances used as standards during the system calibration process, which allows for a measured parameters to be correlated with calibration ones, classifying ultimately the tested substance into specific class of materials.

3

Novel thermal method for the recognition and supporting the identification of solids and their thermal parameters

100%

Ligęza P.

|

tom T. 19, nr 3

29--35

EN

This article proposes a concept of new method for supporting the identification of solids and their thermal parameters. This concept is based on the idea of implementation of metrological methods and solutions known from hot-wire anemometry in applications for supporting the thermal identification of solids. The idea of the method is based on the fact that measuring head of the probe, comprising a resistance – temperature transducer heated by electric current, is continuously maintained in a stable thermal contact with the tested material, while the temperature of the resistance – temperature transducer is controlled by the constant – temperature controlled system. The characteristic parameters of the head – material system are determined based on measurement of the flux of heat transferred from the head in its various states of heating. These parameters are compared to parameters obtained for different materials used as standards during the system calibration process, which allows for a measured parameters to be correlated with calibration ones, classifying ultimately the tested material into specific class of materials. Selected methods of artificial intelligence can be applied here. In complex solutions it is possible to use measuring heads comprising higher number of resistance – temperature transducers, both passive and active ones, an array of measuring heads, complex algorithms of thermal excitations and interpretation of measured signals or the analysis of thermal waves propagation in a tested material.

PL

Autor pracy proponuje nową koncepcję metody wspomagania identyfikacji ciał stałych oraz ich parametrów cieplnych. Koncepcja ta oparta jest o ideę implementacji metod i rozwiązań metrologicznych znanych z termoanemometrii w zastosowaniach do wspomagania identyfikacji termicznej ciał stałych. Podstawowa idea proponowanej metody pomiarowej polega na tym, że głowica pomiarowa zawierająca nagrzewany prądem elektrycznym rezystancyjny przetwornik temperatury utrzymywana jest w stabilnym kontakcie termicznym z badaną substancją, a poziom temperatury rezystancyjnego przetwornika temperatury zadawany jest poprzez sterowany układ stałotemperaturowy. Na podstawie pomiaru strumienia ciepła odbieranego z głowicy w różnych stanach nagrzania wyznaczane są parametry charakterystyczne układu głowica – substancja. Parametry te porównywane są z parametrami uzyskanymi dla różnych substancji w procesie wzorcowania układu, co pozwala na określenie korelacji parametrów wzorcowych i mierzonych, a tym samym na zaklasyfikowanie badanej substancji do danej klasy materiałów. Korzystne może tu być zastosowanie metod sztucznej inteligencji. W rozbudowanych rozwiązaniach możliwe jest zastosowanie w głowicy większej ilości rezystancyjnych przetworników temperatury, zarówno pasywnych jak i aktywnych, stosowanie matrycy głowic, zastosowanie złożonych algorytmów wymuszeń termicznych i interpretacji sygnałów mierzonych, jak również badanie propagacji fal termicznych w badanej substancji.

4

Badania modelowe wpływu stężenia mieszaniny powietrze – dwutlenek węgla na pomiar prędkości metodą termoanemometryczną

100%

Ligęza P.

|

tom T. 18, nr 4

169--174

PL

Badania pól prędkości i temperatury w przepływach gazu stanowią istotne zagadnienie metrologiczne w wielu obszarach współczesnej nauki i techniki. Jedna z metod pomiarowych stosowanych w takich badaniach jest termoanemometria. Jest to metoda pomiaru prędkości przepływu gazu poprzez pomiar strat cieplnych grzanego elementu umieszczonego w badanym przepływie. Metoda ta jest metodą pośrednią, w której sygnał wyjściowy jest funkcją nie tylko mierzonej prędkości, ale zależny również od innych parametrów takich jak temperatura i skład gazu oraz parametry czujnika i układu zasilania. W pracy poddano teoretycznej analizie zagadnienie wpływu stężenia mieszaniny powietrze – dwutlenek węgla na pomiar prędkości metodą termoanemometryczną oraz przedstawiono rezultaty badań modelowych.

EN

Research of the fields of velocity and temperature in gas flows are an important issue of metrology in many areas of modern science and technology. One of the measuring methods used in these studies is hot – wire anemometry. It is a method of measuring the velocity of gas flow by measuring heat loss of heated element placed in the gas flow. This method is the indirect method in which the output signal is a function not only of the measured velocity, but depends also on other parameters. The most important are the temperature and gas composition, and the parameters of the probe and electronic anemometer circuit. In this work the issue of the impact of the concentration of a mixture of air – carbon dioxide on the velocity measurement method has been theoretically analyzed. The results of model tests and analysis have been also presented.

5

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

100%

Ligęza P.

|

tom Vol. 48, nr 1

101-117

EN

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.

PL

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.

6

Analiza statycznych warunków pracy czujnika termoanemometrycznego w układzie stałotemperaturowym w zależności od średnicy włókna pomiarowego

100%

Ligęza P.

|

tom T. 20, nr 4

349--353

PL

Jednym z istotnych zagadnień w wielu obszarach współczesnej nauki i techniki są badania pól prędkości i temperatury w przepływach gazu. Termoanemometria jest jedną z podstawowych metod pomiarowych stosowanych w takich badaniach. Jest to metoda pomiaru prędkości przepływu gazu pośrednio, poprzez pomiar strat cieplnych nagrzanego elementu umieszczonego w badanym przepływie. W metodzie tej istotny jest właściwy i optymalny dobór czujnika pomiarowego do badanego zagadnienia metrologicznego. W pracy przedstawiono i poddano analizie statyczne warunki pracy czujnika termoanemometrycznego w układzie stałotemperaturowym w zależności od średnicy włókna pomiarowego.

EN

One of the important issues in many areas of modern science and technology are studies of velocity and temperature fields in gas flows. Hot-wire anemometry is one of the basic measurement methods used in such studies. It is a method of measuring the gas flow velocity indirectly, by measuring the heat losses of a heated element placed in the tested flow. In this method, the correct and optimal selection of a measuring sensor for the tested metrological issue is of very important. The work presents and analyzes the static operating conditions of a hot-wire anemometric sensor in a constant-temperature system depending on the filament diameter.

7

Analiza właściwości dynamicznych detektorów propagacji fali temperaturowej w przepływie powietrza i mieszaniny powietrze - dwutlenek węgla

100%

Ligęza P.

|

2016

|

tom T. 18, nr 1

41--47

PL

Jedną z metod pomiarowych stosowanych w anemometrii powolnych przepływów jest metoda fal temperaturowych. Metoda ta umożliwia wyznaczanie prędkości oraz współczynnika dyfuzji cieplnej płynącego medium. Metoda posiada cechy metody absolutnej, co pozwala na wykorzystanie jej w pomiarach wzorcowych. Polega ona na wytworzeniu w badanym przepływie zaburzenia temperaturowego i badaniu jego propagacji za pomocą detektorów temperatury. W pracy poddano analizie właściwości dynamiczne detektorów propagacji fali temperaturowej w przepływie powietrza i mieszaniny powietrze – dwutlenek węgla.

EN

One of the methods used in measuring of low flow velocities is thermal wave method. This method allows determining the velocity and coefficient of thermal diffusivity of the medium. The method has the characteristics of an absolute method, which allows its use in the standard measurements. It involves the generation of thermal waves in the tested flow, and analyze its propagation by means of temperature detectors. The study analyzed the dynamic properties of temperature detectors of wave propagation in air flow and mixture of air – carbon dioxide.

8

Modyfikacja metody wyznaczania pasma przenoszenia anemometru z nagrzanym elementem pomiarowym

100%

Ligęza P.

|

tom T. 20, nr 3

217--222

PL

Pomiary fluktuacji prędkości stanowią główny obszar aplikacyjny termoanemometrów. Dlatego też wyznaczenie pasma przenoszenia termoanemometru stanowi ważne zagadnienie dla oceny jego właściwości metrologicznych. Standardowa, pośrednia metoda wyznaczania pasma przenoszenia termoanemometru polegająca na podłączeniu przewodowo do elektronicznego układu termoanemometrycznego periodycznego, testującego sygnału napięciowego. Na podstawie odpowiedzi termoanemometru na taki sygnał można oszacować pasmo przenoszenia termoanemometru. W artykule proponuje się modyfikację metody z periodycznym sygnałem testującym. Modyfikacja polega na bezprzewodowym doprowadzeniu elektrycznego sygnału testującego do czujnika pomiarowego poprzez transformatorowe sprzężenie indukcyjne.

EN

Measurements of gas velocity fluctuations constitute the main application area of hot-wire anemometers. Therefore, determining the frequency response of the hot-wire anemometer is an important issue for the assessment of its metrological properties. A standard, indirect method of determining the frequency response of a anemometer consists of use of an periodic testing signal connected directly to the anemometer circuit. Based on the response of the anemometer to such a signal, the frequency response can be estimated. The article proposes to modify the method with a periodic test signal. The modification consists in wireless connection of the electrical test signal to the measuring sensor via transformer inductive coupling.

9

Termoanemometryczne metody pomiaru prędkości - aparatura pomiarowa w kopalni

63%

Ligęza P. , Poleszczyk E.

|

tom Vol. 49, nr spec

141-150

PL

W artykule przedstawiono różne zastosowania termoanemometrycznej metody pomiaru prędkości gazu w warunkach kopalnianych. O specyfice pomiarów parametrów przepływu w kopalni decydują: wysoki stopień zapylenia, duża wilgotność powietrza, często niestacjonamość przepływów oraz zmienne temperatury, a także w przypadku kopalni o charakterze wyrzutowym - warunek iskrobezpieczeństwa stosowanej aparatury pomiarowej. W Pracowni Metrologii Przepływów Instytutu Mechaniki Górotworu PAN od 40 lat są opracowywane i doskonalone techniki pomiarów prędkości płynącego medium ze szczególnym uwzględnieniem anemometrii cieplnej. Ze względu na swoje możliwości ta metoda pomiarowa może służyć w wielu zagadnieniach dotyczących wentylacji, przewietrzania wyrobisk oraz poprawy bezpieczeństwa pracy. Do prowadzenia pomiarów zmiennych w czasie, badania stanów nieustalonych w sieciach wentylacyjnych i innych pomiarów dynamicznych mogą być stosowane termoanemometry, które posiadają szerokie pasmo przenoszonych częstotliwości, sięgające setek kiloherców. Miniaturowe rozmiary sondy pomiarowej dają możliwość pomiaru zbliżonego do punktowego oraz nieznacznie zaburzają pole prędkości i temperatury. Autorzy przedstawiają kilka rozwiązań aparatury skonstruowanej dla potrzeb górnictwa w przeszłości oraz zarys projektowanej i badanej obecnie zmodyfikowanej metody pomiaru prędkości przepływu powietrza, odpowiadającej wymogom pracy w warunkach kopalnianych oraz najnowszym rozwiązaniom techniki pomiarowej.

EN

The paper explores the applications of the method of gas flow velocity measurements in mines using the thermal anemometry. The specificity of flow parameters in mines is associated with air contamination, humidity, non-stationary character of flows, variable temperatures. Besides, in outburst-prone mines the safety parameters of the measuring devices are vital (spark protection). For over 40 years the Laboratory of Flow Metrology has been engaged in research work aimed to develop and improve the velocity measurement techniques, with the main emphasis on thermal anemometry. On account of the variety of its application this method might be well employed to solve problems i associated with mine ventilation, airing of mine galleries and improvement of work safety conditions. Measurements of time-variant and transient flows in ventilation networks might be taken with thermal/hot wire anemometers with very wide transmission bands, of the order of several hundred kilohertz. Minute probes enable nearly point-by-point measurements and the velocity and temperature fields are only slightly distorted. The authors provide several solutions of the measuring apparatus specially designed for the mining sector. The paper briefly outlines the newly developed and currently investigated modified method of airflow velocity measurements, well suited to working conditions in the mines and utilising the state-of-the art. measurement techniques.

10

Metoda pomiaru składowych i zwrotu wektora prędkości przepływu płaskich

63%

Socha K. , Ligęza P.

|

tom Vol. 9, no. 1-4

79--86

PL

W pracy przedstawiono metodę pomiaru dwuwymiarowego wektora prędkości przepływu. Pomiar wektora wykonywany jest za pomocą sondy dwuwłóknowej z odczepami. Umożliwia ona pomiar wartości składowych wektora prędkości, jego kierunek oraz zwrot. W celu sprawdzenia skuteczności prezentowanej metody pomiarowej sondę przebadano dla prędkości z zakresu od 0.4 do 5m/s i różnego ustawienia sondy względem przepływu.

EN

Method of measurement of two-dimensional velocity vector are presented in this paper. Two-wire sensor with additional supports is used in this method. To determined effectivity of the presented method, probe was testing for flow velocities ranging from 0.4 to 5 m/s and for different positions of sensor.

11

Termoanemometryczne pomiary przepływu dwuwymiarowych z uwzględnieniem zwrotu

63%

Socha K. , Ligęza P.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2006

|

tom Vol. 8, no. 1-4

25--35

PL

Pomiar dwuwymiarowych pól prędkości jest bardzo ważnym zagadnieniem metrologicznym między innymi w pomiarach wentylacyjnych, klimatyzacyjnych, technikach chłodzenia. Istotne jest nie tylko wyznaczenie wartości składowych prędkości, ale również określenie zwrotu przepływu. Jedną ze stosowanych metod pomiarowych jest termoanemometria, która w klasycznej formie umożliwia wyłącznie pomiar składowych wektora prędkości przepływu, bez uwzględnienia jego zwrotu. W pracy przedstawiono przegląd termoanemometrycznych metod pomiaru dwuwymiarowych pól prędkości. Omówiono metody umożliwiające wyznaczenie tylko wartości składowych wektora prędkości (sonda X) oraz metody wykrywające zwrot (anemometr pulsacyjny PWA, ruchoma sonda FHA). Na zakończenie przedstawiono nową metodę pomiarową, wykorzystującą dwuwłóknowy czujnik z odprowadzeniami na środku każdego włókna. Pozwala on na wyznaczenie wartości składowych oraz zwrotu wektora prędkości.

EN

Measurement two-dimensional field of velocity is very important metrological problem, especially in ventilation, air conditioning measurements, cooling technique. It is necessary not only determined value and direction but also sense of velocity vector. The paper outlines few hot-wire methods used to measurement two-dimensional field of velocity. Described methods enabled to determine only value components of velocity vector (X probe) and methods detecting sense of velocity vector (flying hot-wire anemometry, pulsed wire anemometer). In the article new measurement method, which use two-wire sensor is also presented. The additional supports placed in the middle of the each wire enable to determine sense of velocity vector.

12

Zintegrowana sonda do wielopunktowych współczesnych pomiarów pól temperatury i prędkości przepływu gazu

63%

Ligęza P. , Poleszczyk E.

|

tom Vol. 7, no. 1-2

27--33

PL

W pracy przedstawiono założenia, koncepcję i konstrukcję sondy termoanemometrycznej do wielopunktowych, współczasowych pomiarów pól temperatury i prędkości przepływu gazu. Matryca takich sond wraz z układem akwizycji danych znajduje zastosowanie w przenośnym systemie pomiarowym. Omówiono budowę sondy oraz zaprezentowano możliwość realizacji sondy w różnych wariantach. Poszczególne odmiany sondy umożliwiają pomiar temperatury, prędkości przepływu, detekcję zwrotu przepływu oraz pomiar przepływów szybkozmiennych. W pracy podano także potencjalny zakres zastosowań sondy pomiarowej.

EN

This work presents an idea, design and model testing of an integrated probe for multi-points simultaneous measurements of temperature and velocity gas flow fields. The structure of this measurement device and its construction are discussed in details. Mobil measuring system based on presented probe is described. Next the results of model tests are shown. The range of potential applications of presented probe is also given.

13

Charakterystyki metrologiczne cienkowarstwowych sensorów platynowych w zastosowaniu do wielopunktowych pomiarów pola prędkości przepływu

63%

Ligęza P. , Poleszczyk E.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2004

|

tom Vol. 6, no. 3-4

235--242

PL

W Pracowni Metrologii Przepływów powstaje termoanemometryczny system wielopunktowego pomiaru prędkości przepływu gazu, który znajdzie zastosowanie w warunkach kopalnianych. Zastosowanie nowoczesnego układu pomiarowego oraz nowej, oryginalnej metody kompensacji temperatury pozwoli na skonstruowanie czujnika na bazie elementów platynowo-ceramicznych, charakteryzujących się właściwościami metrologicznymi zbliżonymi do czujników drutowych, wyróżniających się dużą odpornością mechaniczną i dobrą stabilnością charakterystyki. Nie bez znaczenia wydaje się fakt, że konstrukcja takich czujników będzie dużo prostsza i mniej czasochłonna. W artykule przedstawiono przebieg i wyniki badań metrologicznych charakterystyk platynowo-ceramicznych sensorów cienkowarstwowych. Badania te miały na celu określenie właściwości metrologicznych tych czujników oraz sprawdzenie możliwości ich zastosowania w projektowanym układzie pomiarowym.

EN

Flow Metrology Laboratory develops a new hot-wire system to multipoint flow velocity measurements. Advanced measurement system and original method of temperature compensation enables applying sensor with platinum thin film deposited on ceramic support. This kind of sensor displays high mechanical resistance and stabile voltage-velocity characteristic. In this article investigation of mentioned sensors were depicted.

14

Zastosowanie algorytmów genetycznych w optymalizacji zmodyfikowanej metody wyznaczania składowych wektora prędkości

63%

Ligęza P. , Socha K.

|

tom Vol. 7, no. 1-2

55--64

PL

W pracy przedstawiono jednokrokową zmodyfikowaną metodę wyznaczania wektora prędkości. Umożliwia ona wyliczenie składowych prędkości bezpośrednio z otrzymanych napięć. Ze względu na dużą liczbę współczynników w modelu matematycznym, do ich wyznaczania stworzono oprogramowanie wykorzystujące algorytmy genetyczne. Lepiej radzą sobie one z tego typu zadaniami niż klasyczne metody optymalizacji. W celu weryfikacji proponowanej metody przeprowadzono eksperyment polegający na wykonaniu serii pomiarów czujnikiem trójwłóknowym.

EN

The paper outlines the one-step method of determining the velocity vector. In this method the velocity vector components are obtained directly from the measurement signals. Due to a large number of parameters in the mathematical model, they were determined using genetic algorithms. Genetic algorithms are better in such applications then traditional optimisation methods. To verification presented method experiment was conducted. To execute measurements three-wire sensor was used.

15

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

51%

Jamróz P. , Ligęza P. , Socha K.

|

2012

|

tom Vol. 57, no. 3

699--714

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.

16

A three-dimensional modelling of the structure of flow parameter fields in mine drifts

51%

Ligęza P. , Poleszczyk E. , Skotniczny P.

|

tom Vol. 54, no 4

601-621

EN

This article presents an attempt of a numerical experiment the main goal of which was to determine the parameters of air stream flowing in the mine drift. As a result of flow parameter measurements performer in mine drifts utilizing the hot-wire anemometric system of multipoint simultaneous flow velocity and temperature measurements based on integrated measurement heads, a set of data describing the parameters of flow in real transverse sections was obtained. Results of these measurements were used as a basis for further three-dimensional numerical modelling of the flow field structure in mine drifts. The essence of such numerical simulation was the assessment of these parameters in geometry similar to the real one as much as possible. Presented results of numerical simulation are crucial in the aspect of correct conductance of ventilation measurements in deep mines. Inappropriate measurement place or inaccurate measurement itself within the precincts of variable velocity fields may introduce erroneous information considering the volumetric value of flowing air stream and in consequence may lead to generation of emergency states.

PL

W artykule przedstawiono próbę eksperymentu numerycznego polegającego na wyznaczeniu parametrów strugi powietrza przepływającego w wyrobisku górniczym. W wyniku pomiarów parametrów przepływu wykonanych w wyrobisku górniczym z zastosowaniem termoanemometrycznego systemu wielopunktowych, współczasowych pomiarów prędkości i temperatury opartego na zintegrowanych głowicach pomiarowych uzyskano zbiór danych opisujących parametry przepływu w rzeczywistym przekroju. Wyniki tych badań stanowiły podstawę numerycznego, przestrzennego modelowania struktury pól przepływu w wyrobisku. Istotą symulacji numerycznej było określenie tych parametrów w geometrii możliwie najbardziej zbliżonej do rzeczywistości. Przedstawione wyniki symulacji numerycznych są istotne w aspekcie poprawności wykonywania pomiarów wentylacyjnych w kopalniach głębinowych. Źle wybrane miejsce pomiaru lub niedokładny pomiar w obrębie zmiennych pól prędkości może wnieść błędną informację co do wartości objętościowego strumienia przepływającego powietrza a co jest z tym związane, może doprowadzić do powstania stanów awaryjnych.

17

Method and the system of spatial measurement of velocity field of air flow in a mining heading

51%

Ligęza P. , Poleszczyk E. , Skotniczny P.

|

tom Vol. 54, no 3

419-440

EN

The article presents the spatial hot-wire anemometric probe and the measurements system based on it that have been developed in order to conduct the experimental verification of numeric simulation of air flow in mine drifts. The system is adapted to specific work conditions in a mine (variable and non-isothermal flow with a significant degree of pollution and humidity). The hot-wire anemometric measurement system used for the assessment of velocity vector components is based on three-element sensors integrated with the signal processing system and presents an extension of the system of multipoint simultaneous flow velocity and temperature fields measurement in special conditions. The integrated head consisting of a three-element probe and three-element data processing system cooperates with the portable computer measurement data acquisition system. The miniature cylindrical platinum-ceramic sensor is used as the basic element of the measurement line. In the presented paper, the results of detailed laboratory tests of this main active element and the whole system are discusses. Measurements performed in a special aerodynamic tunnel indicated that the cylindrical platinum-ceramic sensor possess exceptionally favourable metrological properties, particularly in the range of low flows velocities, so it can be used as a construction part of multi-element probe for the assessment of the flow velocity vector components. The triple probe built on the basis of cylindrical platinum-ceramic sensors, working in mine conditions does not make it necessary to use shields or filters. The integrated hot-wire anemometric head used for the spatial flow velocity vector assessment allows for special measurements of ventilation and experimental verification of numeric models of air flow in mine drifts.

PL

W artykule przedstawiono przestrzenną sondę termoanemometryczną i oparty na niej system pomiarowy, które zostały opracowane dla przeprowadzenia eksperymentalnej weryfikacji numerycznej symulacji przepływu powietrza w wyrobisku górniczym. System jest przystosowany do specyficznych warunków pracy w kopalni (przepływ nieustalony i nieizotermiczny, o znacznym stopniu zanieczyszczenia i wilgotności). Termoanemometryczny system pomiarowy do wyznaczania składowych wektora prędkości jest oparty na trójelementowych czujnikach zintegrowanych z układem przetwarzania sygnału i stanowi rozwinięcie systemu wielopunktowych, współczasowych pomiarów pól prędkości i temperatury w warunkach specjalnych. Głowica zintegrowana składająca się z trójelementowej sondy i trójukładowego systemu przetwarzania danych, współpracuje z przenośnym, komputerowym systemem akwizycji danych pomiarowych. Jako podstawowy element w torze pomiarowym zastosowano miniaturowy cylindryczny sensor platynowo ceramiczny. W przedstawionej pracy omówiono wyniki szczegółowych badań laboratoryjnych zasadniczego elementu czynnego oraz systemu jako całości. Pomiary w specjalnym tunelu aerodynamicznym wykazały, że cylindryczny sensor platynowo-ceramiczny posiada wyjątkowo korzystne właściwości metrologiczne, szczególnie w zakresie wolnych przepływów zatem może być zastosowany jako część konstrukcyjna wieloelementowej sondy do wyznaczania składowych wektora prędkości przepływu. Potrójna sonda zbudowana na bazie cylindrycznych sensorów platynowo-ceramicznych, pracująca w warunkach kopalnianych, nie stwarza konieczności stosowania osłon i filtrów. Zintegrowana termoanemometryczna głowica do wyznaczania przestrzennego wektora prędkości przepływu pozwoli na specjalistyczne pomiary wentylacyjne i eksperymentalną weryfikację numerycznych modeli przepływu w wyrobisku górniczym.