Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Optymalizacja rozmieszczenia czujników w sondzie do monitorowania oddechu w aspekcie pomiaru zwrotu wektora prędkości przepływu

100%

Socha K. , Jamróz P. , Ligęza P. , Poleszczyk E.

|

tom T. 20, nr 4

319--325

PL

W artykule przedstawiono prototypowy układ termoanemometryczny wraz z dedykowaną sondą do pomiaru strumienia objętości przepływu, znajdującymi zastosowanie w systemach do monitorowania oddechu. W ramach realizowanych prac badawczych wykonano wielokanałowy termoanemometryczny układ pomiarowy w wersji do indywidualnej zabudowy oraz dwuwłókową sondę koncepcyjną. Działanie systemu przetestowano na stanowisku do wzorcowania. W oparciu o wykonane eksperymenty i zebrane wyniki wykonano optymalizację konstrukcji czujnika pod kątem lokalizacji włókna termometrycznego.

EN

The paper presents a prototype thermoanemometric system with probe for measuring the flow volume, which can be used in respiratory monitoring systems. The framework of the task included designing, implementation and testing of the multi-channel thermoanemometric measurement system dedicated for individual development and a 2-wires concept sensor. Measurement system was tested on volumetric flow calibration stand. Based on performed experiments and collected results, the sensor construction was optimized for the location of the thermometric and anemometric wires.

2

Synthetic jet applied to detect potential terrorists

100%

Tesar V. , Peszyński K.

Journal of Polish CIMAC

|

2010

|

tom Vol. 5, no 3

215-220

EN

Authors performed hot-wire anemometer investigations of the aerodynamics of an actuator designed to generate annular synthetic jets reaching to very large distances. The actuator is to be used for detecting illegal substances – and thus identifying terrorists and criminals who recently came into contact with explosives or drugs. It is designed to generate the synthetic jet with an annular cross section, thus creating between the nozzle exit and the cloth surface a space that is separated from the surrounding atmosphere in which in the present air-jet designs in detector the substance traces become diluted. The main problem encountered, because of the variability of the examined persons, is the need to reach to very large distances.

3

Metoda pomiaru składowych i zwrotu wektora prędkości przepływu płaskich

75%

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.

4

Termoanemometryczne pomiary przepływu dwuwymiarowych z uwzględnieniem zwrotu

75%

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.

5

Zastosowanie algorytmów genetycznych w optymalizacji zmodyfikowanej metody wyznaczania składowych wektora prędkości

75%

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.

6

Zastosowanie złożonych wymuszeń fali temperaturowej w absolutnej metodzie pomiaru prędkości przepływu gazów

75%

Kiełbasa J. , Poleszczyk E. , Rachalski A.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2010

|

tom Vol. 12, no. 1-4

217--222

PL

Opracowano metodę absolutnego pomiaru prędkości przepływu i dyfuzyjności cieplnej gazu z zastosowaniem złożonej fali cieplnej, w zakresie małych prędkości gazu. Metoda polega na analizie zależności przesunięcia i amplitudy fazy składowych harmonicznych fali cieplnej w funkcji częstotliwości. Prędkość przepływu gazu i jego dyfuzyjność cieplną wyznacza się metodą estymacji nieliniowej z zależności funkcyjnej przesunięcia fazy od częstotliwości. W rzeczywistych warunkach pomiaru, gdy wartości obarczone są niedokładnościami, wyznaczone wartości prędkości przepływu i dyfuzyjności cieplnej wymagają potwierdzenia ich poprawności; w tym celu zastosowano analizę amplitud składowych fali cieplnej.

EN

The method is developed enabling the absolute measurements of flow velocity and thermal diffusivity of gases, using complex thermal waves, in a small velocity range. The method is based on the relationship between the phase shift and amplitude of the thermal wave’s harmonic components in the function of frequency. Gas flow velocity and its thermal diffusivity are obtained by nonlinear estimation of the relationship between the phase shift and frequency. In real life conditions, where measurement values involve certain inaccuracy, the adequacy of thus obtained flow velocity and thermal diffusitivity values has to be confirmed. For that purpose, the authors applied the analysis of amplitudes of the thermal wave’s components.

7

Aplikacja wspomagająca pomiary termoanemometryczne

75%

Socha K. , Ligęza P.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2008

|

tom Vol. 10, no. 1-4

151--157

PL

W pracy przedstawiono oprogramowanie do pomiarów termoanemometrycznych. Umożliwia ono sterowanie stanowiskiem pomiarowym oraz akwizycję i wizualizację danych pomiarowych. Zostały w nim zaimplementowane algorytmy pomiaru za pomocą klasycznej sondy jedno-, dwu- i trójwłóknowej oraz sondy z tzw. włóknem dzielonym do wykrywania zwrotu. Program umożliwia zautomatyzowanie pomiarów, dzięki czemu łatwiejsze jest testowanie nowych metod pomiarowych.

EN

Article presents hot-wire anemometry measurements software. It allows controlling measuring site as well as acquisition and visualization measurement data. There are implement algorithms for typical one-, two- and threewire sensors and for sensors with divided-wire to sense detected.

8

Laboratoryjne systemy do badania charakterystyk kątowych czujników anemometrycznych

75%

Jamróz P. , Ligęza P.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2006

|

tom Vol. 8, no. 1-4

19--24

PL

Praca przedstawia konstrukcję otwartego tunelu aerodynamicznego zaprojektowanego do badań charakterystyk kierunkowych czujników przepływu w zakresie małych prędkości. Szczególną uwagę zwrócono na proces badań tunelu (wzorcowanie, badanie profilu prędkości oraz intensywności turbulencji).

EN

The article presents the construction of open wind tunnel. This tunnel was constructed to hot-wire probes angular calibration. The velocity range in the tunnel is low and it is up to 17 m/s. Presented paper describe researches of the tunnel calibration and tunnel parameters especially.

9

Method of measurement of velocity vector fields of unsteady reverse flows in ventilation systems

63%

Socha K. , Ligęza P.

|

2010

|

tom Vol. 55, no 1

41-48

EN

The balance of mass or volumetric flow of air in ventilation systems may be carried out on the basis of the flow velocity field assessment. The minimization of the measurement error of such a measurement requires the application of a method allowing for determination of the magnitude, direction and sense of the velocity vector in examined points of measurement space. In the case of unsteady flows, the measurement method should additionally enable the measurements of variable signals changing in a specific spectral range. The authors of this study have performed a research aimed to elaborate such a measurement method. This paper presents a hot-wire anemometric method for two-dimensional measurement of flow velocity vector. This method takes advantage of the specialist multi-wire measurement probe. The design of the probe allows for the determination of magnitude, direction and the sense of the flow velocity vector. Presented are the results of measurement probe calibration as well as of the analysis of errors of the fit of experimentally measured data to calibration data. In order to test the measurement method under reverse flow conditions, an experimental measurement was performed at the measurement site which presented a model of mining gallery with branching.

PL

Bilans masowego lub objętościowego strumienia powietrza w systemach wentylacyjnych może być dokonywany w oparciu o wyznaczenie pola prędkości przepływu. Minimalizacja błędu takiego pomiaru wymaga zastosowania metody pozwalającej na wyznaczenie wartości, kierunku i zwrotu wektora prędkości w badanych punktach przestrzeni pomiarowej. Ponadto w przepływach niestacjonarnych metoda pomiarowa powinna umożliwiać pomiar sygnałów zmiennych w określonym zakresie spektrum widmowego. Autorzy przeprowadzili badania zmierzające do opracowania takiej metody pomiarowej. W pracy przedstawiono termoanemometryczną metodę pomiaru dwuwymiarowego wektora prędkości przepływu. W metodzie tej wykorzystano specjalizowaną, wielowłóknową sondę pomiarową. Konstrukcja sondy zapewnia możliwość wyznaczenia wartości, kierunku i zwrotu wektora prędkości. Zaprezentowano wyniki wzorcowania sondy pomiarowej oraz analizę błędów dopasowania zmierzonych wartości do danych wzorcowych. W celu przetestowania metody pomiarowej w warunkach przepływu rewersyjnego wykonano pomiary na stanowisku będącym modelem chodnika kopalnianego z rozgałęzieniem.

10

Efektywne metody wychładzania zwałowiska pogórniczego – symulacja komputerowa. Badania eksperymentalne wymiany masy i energii w ośrodku porowatym

63%

Skotniczy P. , Gorgoń J. , Millak S. , Nowak R.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2010

|

tom Vol. 12, no. 1-4

133--148

PL

Mechanizm wymiany masy i energii pomiędzy porowatym medium a otoczeniem w dalszym ciągu nie jest do końca opisany. Szereg zjawisk przepływowych towarzyszących procesowi wymiany masy pomiędzy materiałem porowatym a otoczeniem szczególnie w przypadku niestandardowej orientacji przestrzennej materiału porowatego względem przepływającej strugi powietrza stanowi szerokie pole do eksploracji. W klasycznym rozumieniu zagadnienia, który najczęściej ma zastosowanie w przepływach technicznych materiał porowaty stanowi ośrodek, przez który pod zadanym ciśnieniem przepływa płyn. W tego typu zagadnieniu ośrodek porowaty posiada cechy utylitarne, stanowiąc część projektowanej, bądź regulowanej instalacji przepływowej (zagadnienia filtracji, spalanie wewnętrzne itp.). W przypadku omawianym w artykule porowatość stanowi element o cechach mających negatywny wpływ na efektywność wymiany masy i energii pomiędzy obszarem porowatym a otoczeniem. Przeprowadzone dotychczas analizy numeryczne, oraz badania eksperymentalne (Skotniczny, 2008; Skotniczny i in., 2009) wskazują na rozbieżność wyników symulacji oraz eksperymentu w zakresie uzyskiwanych rozkładów temperatur wewnątrz złoża porowatego. W artykule skoncentrowano się na zjawisku powierzchniowej penetracji złoża przepływającą stycznie do niego strugą powietrza. Celem prac opisanych w artykule jest próba pośredniego opisu zjawiska występowania niezerowej prędkości przepływu powietrza na granicy materiał porowaty-struga powietrza (prędkość poślizgu), który może mieć wpływ na mechanizm wymiany energii pomiędzy materiałem porowatym a omywającą go strugą powietrza.

EN

The mechanism of mass and energy exchange between a porous medium and its ambience has not been fully recognised yet. A number of phenomena accompanying the mass exchange between a porous medium and its ambience still merit a rigorous research, particularly when the porous material has a non-standard confi guration with respect to the flux of flowing air. In classical approach, widely used to describe flows in engineering applications, the porous material is a medium through which a fl uid should flow under the predetermined pressure. In such cases the porous medium has purely utilitarian features, being a part of a designed or controlled flow installation (filtration problems, internal combustion). In the case outlined in the study porosity will negatively impact on efficiency of mass and energy exchange between the porous medium and its ambience. Numerical analyses to date and experimental tests (Skotniczny, 2008; Skotniczny et al., 2009) reveal a major discrepancy between simulated and experimental temperature distributions inside the porous deposit. The study is concentrated on surface penetration of the deposit by an air stream flowing tangent to it. The purpose of the study is to attempt an indirect description of the phenomenon of non-zero airflow velocity at the porous medium- air flux interface (slippage velocity), which might affect the mechanism of energy exchange between the porous material and the flowing stream of air.

11

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

63%

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.

12

Implementacja i badania parametrów metrologicznych różnicowego anemometru z falą cieplną w adaptacyjnym komputerowym systemie termoanemometrycznym

63%

Gawor M. , Rachalski A.

|

tom Vol. 7, no. 1-2

87--99

PL

Przedstawiono badania różnicowego anemometru z falą cieplną przy użyciu adaptacyjnego komputerowego systemu termoanemometrycznego. Badania prowadzono w układzie z pojedynczym detektorem fali w trzech położeniach detektora względem nadajnika: równoległym, prostopadłym i ukośnym. Zbadano pola amplitudy i przesunięcia fazowego fali cieplnej zarejestrowane w wymienionych konfiguracjach układu nadajnik-detektor dla wybranych wartości prędkości przepływu powietrza w zakresie 20÷300cm/s i częstotliwości fali w zakresie 5÷90Hz. Przeprowadzono analizę niedokładności obliczania prędkości za pomocą fal cieplnych przy użyciu metody stałej odległości i stałej częstotliwości z dwoma detektorami fali oraz metody różnicowej opartej na wyznaczaniu zależności przesunięcia fazowego fali cieplnej od jej częstotliwości przy zastosowaniu pojedynczego detektora i dwóch detektorów. Metodę różnicową z jednym detektorem zastosowano do pomiaru prędkości przepływu w różnych konfiguracjach detektora względem nadajnika fali. Przedstawione rezultaty wskazują na możliwość użycia nierównoległego układu nadajnik-detektor w metodzie różnicowej pomiaru prędkości przepływu gazu.

EN

The paper presents the results of investigations of the difference anemometer with thermal wave performed by means of the computer thermoanemometric system. The research were realised applying the system containing a single wave detector. Three different orientations of the detector with respect to transmitter have been applied: parallel orientation, perpendicular orientation, and sloping orientation. For the transmitter-detector systems mentioned above the field of amplitude and of phase shift of temperature waves were detected for the air velocity range from 0.2 to 3.0 m/s and frequency range from 5 to 90 Hz. The analysis of the accuracy for the constant distance and constant frequency techniques have been performed. For the difference method the analysis of the accuracy has also been performed. The difference method for various orientations of one detector with respect to the wave transmitter has been applied for recording of the gas flow velocity. The results presented in the paper suggest the difference method based on a non-parallel transmitter-detector system may be applied to record the gas flow velocity.

13

Multi-point measurements of velocity fields in gas flows

63%

Ligęza P. , Poleszczyk E.

|

tom Vol. 50, no 4

417-447

EN

An original, novel multi-point hot-wire system for velocity field measurements in the mine conditions has been recently developed at the Laboratory of Flow Metrology. This study outlines the conceptual design of the measuring probe and the model testing procedure. The structure of the device and the governing mathematical model are discussed in more detail. The modelling strategy is presented and model test data are given. Potential applications of the new probe are explored. Application of an advanced measuring circuit and anovel method of temperature compensation allow the use of platinum thin films deposited on ceramic in the sensor construction. This embodiment ensures the metrological properties similar to those of hot-wire sensors and makes probe fabrication easier and faster. The testing procedure and results of the test programme aimed to identify the metrological properties of the measuring probes are summarised, further applications of the new probes are explored.

PL

W Pracowni Metrologii Przepływów powstaje termoanemometryczny system wielopunktowego pomiaru prędkości przepływu gazu, który znajdzie zastosowanie w warunkach kopalnianych. W części teoretycznej pracy przedstawiono założenia, koncepcję i wyniki badań modelowych sondy do wielopunktowych pomiarów pól prędkości. Zaprezentowano proponowaną strukturę układu pomiarowego oraz jego model matematyczny. Omówiono metodykę badań modelowych oraz ich wyniki. Zastosowanie nowoczesnego układu pomiarowego oraz nowej, oryginalnej metody kompensacji temperatury pozwoliło na skonstruowanie czujnika na bazie cienkowarstwowych 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. Opisano przebieg i wyniki badań metrologicznych charakterystyk cienkowarstwowych sensorów platynowo-ceramicznych. Badania te miały na celu określenie właściwości metrologicznych tych czujników oraz sprawdzenie możliwości ich zastosowania w projektowanym układzie pomiarowym.

14

Modification of an algorithm for determining the gas flow velocity components in hot-wire measurements

63%

Ligęza P. , Socha K.

|

tom Vol. 50, no 3

327-341

EN

Measurements of flow velocity are of major importance in the studies of mine ventilation systems. One of applied methods of measuring velocity is hot wire anemometry which is based on heat transfer between the medium and a hot element. It is a indirect measurement method, utilising thermal phenomena. Presented in the paper is the experimental setup for measuring the velocity vectors. The main component is a three-wire sensor with orthogonally placed wires. The sensor is supplied from a digitally - controlled four-channel CTA system. This configuration enables the simultaneous measurement of three signals. The paper outlines the conventional method of determining the velocity vector. The calculation procedure involves two stages: determination of the effective velocity, and obtaining the velocity vector components. Of particular interest is the modified method whereby the velocity vector components are obtained directly from the measurement signals. Due to a large number of parameters in this method, they were determined using genetic algorithms. They are better in such applications then traditional optimisation methods. An experiment was conducted to compare the accuracy of the methods. In order that the results be easier to interpret, the parameters in each case were obtained for the traditional sensor configuration during the calibration. The evaluation of results is supported by the qualitative and quantitative analysis. It is readily apparent that the proposed modified method of determining the velocity vector components yields similar or even better results that the conventional two-step method. Careful selection of parameters in the genetic algorithms should further improve the accuracy of the procedure.

PL

Pomiar prędkości przepływu ma duże znaczenie przy badaniu procesu przewietrzania wyrobisk kopalnianych. Jedną ze stosowanych metod pomiaru prędkości jest termoanemometria. Polega ona na określaniu intensywności wymiany ciepła między medium, a umieszczonym w nim grzanym elementem. Jest to metoda pomiaru pośredniego oparta o wykorzystanie zjawisk cieplnych. W artykule omówiono stanowisko pomiarowe umożliwiające wykonanie pomiaru wektora prędkości. Głównym jego elementem jest trójwłóknowy czujnik rezystancyjny, z ortogonalnie rozmieszczonymi włóknami. Sonda pomiarowa zasilana jest sterowanym cyfrowo czterokanałowym układem temperaturowym. Taki system umożliwia jednoczesny pomiar trzech sygnałów. W pracy przedstawiono klasyczną metodę wyznaczania wektora prędkości. Obliczenia w tej metodzie można podzielić na dwa etapy: wyznaczenie prędkości efektywnych, a na ich podstawie składowych wektora prędkości. Następnie zaprezentowano metodę zmodyfikowaną. Polega ona na bezpośrednim wyznaczeniu z sygnałów pomiarowych składowych wektora prędkości. Ze względu na dużą liczbę parametrów w proponowanej metodzie, do ich wyznaczenia zastosowano algorytmy genetyczne. Lepiej radzą sobie one z tego typu zadaniami niż klasyczne metody optymalizacji. Przedstawiono również eksperyment wykonany w celu porównania obu metod. Dla łatwiejszej analizy otrzymanych wyników parametry, dla każdej z metod wyznaczono przy klasycznym ustawieniu sondy w trakcie wzorcowania. Do oceny otrzymanych wyników przeprowadzono analizę jakościową i ilościową. Na podstawie dokonanej analizy można stwierdzić, że zaproponowana modyfikacja metody wyznaczania wektora prędkości doprowadziła do otrzymania podobnych, a nawet lepszych wyników w porównaniu z metoda dwukrokową. Odpowiednie dobranie parametrów algorytmów genetycznych powinno zwiększyć dokładność wyznaczenia składowych wektora prędkości.

15

Pseudosymultaniczny pomiar prędkości i temperatury w przepływach nieustalonych

63%

Ligęza P.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2008

|

tom Vol. 10, no. 1-4

159--168

PL

Pomiary termoanemometryczne w przepływach nieizotermicznych wymagają zastosowania układu kompensacji lub korekcji temperaturowej. Jednym z rozwiązań jest termoanemometr dwustanowy, pracujący z cyklicznie zmieniającym się w czasie poziomem nagrzania pojedynczego czujnika. Układ ten pozwala na prowadzenie pseudosymultanicznych pomiarów prędkości i temperatury w przepływach nieustalonych. Obszar pomiarowy ograniczony jest do rozmiarów elementu czynnego czujnika. Układ przeznaczony jest do badania przepływów z dużym gradientem prędkości i temperatury. Pasmo przenoszenia jest jednak znacznie ograniczone. W pracy zaproponowano metodę optymalizacji pasma przenoszenia termoanemometru dwustanowego opartą o dwa elementy. Metoda polega na zastosowaniu specjalizowanego układu stałotemperaturowego o zmiennych parametrach dynamicznych oraz na odpowiedniej organizacji cyklu pomiarowego. Analizę metody przeprowadzono w oparciu o symulacyjne badania modelowe. W wyniku przeprowadzonych badań wykazano, że istnieje możliwość znacznego poszerzenia pasma przenoszenia termoanemometru dwustanowego.

EN

Hot-wire anemometric measurements of non-isothermal flows require the use of thermal compensation or correction circuitry. One possible solution is a two-state hot-wire anemometer that uses the cyclically changing heating level of a single sensor. The area in which flow velocity and fluid temperature can be measured is limited by the dimensions of the sensor’s active element. The system is designed to measure flows characterized by high velocity and temperature gradients, although its transmission bandwidth is very limited. In this study, we propose a method to optimize the two-state hot-wire anemometer transmission bandwidth. The method is based on the use of a specialized constant-temperature system together with variable dynamic parameters. It is also based on a suitable measurement cycle paradigm. Analysis of the method was undertaken using model testing. Our results reveal a possible signifi cant broadening of the two-state hot-wire anemometer’s transmission bandwidth.

16

Modelowanie procesu regulacji anemometru stałotemperaturowego do pomiarów w przepływach szybkozmiennych

63%

Ligęza P.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2017

|

tom T. 19, nr 1

57--66

PL

Typowym układem pracy anemometru z grzanym włóknem jest układ stałotemperaturowy. Jest to elektroniczny układ automatycznej regulacji, który utrzymuje średnią temperaturę włókna czujnika na stałym, zadanym poziomie. Układ stałotemperaturowy zawiera mostek komparacji rezystancji oraz regulator pracujący w pętli sprzężenia zwrotnego. W takim układzie prąd czujnika jest funkcją strat cieplnych włókna pomiarowego, a więc pośrednio mierzonej prędkości przepływu. Anemometr stałotemperaturowy umożliwia pomiar szybkozmiennych fluktuacji prędkości przepływu, jednak pasmo przenoszenia jest funkcją parametrów układu, oraz współczynnika nagrzania włókna i prędkości przepływu. Dobór parametrów i regulacja układu stałotemperaturowego umożliwiają kształtowanie i optymalizację pasma przenoszenia anemometru do pomiarów w szybkozmiennych przepływach turbulentnych. W pracy przedstawiono model matematyczny anemometru stałotemperaturowego oraz badania symulacyjne obrazujące kształtowanie pasma przenoszenia i metodykę optymalnej regulacji anemometru. Artykuł stanowi pierwszą część cyklu poświęconego tematyce pomiarów termoanemometrycznych w przepływach szybkozmiennych.

EN

A typical system for supply a hot-wire flow velocity sensor is a constant-temperature system. It is an electronic automatic control system, that maintains an average temperature of the wire at a constant, preset level. The constant-temperature system consists of a resistance bridge and a regulator working in the feedback loop. In such an arrangement, the current of the sensor is a function of the heat loss from wire to flow, and therefore, indirectly, the function of the measured fl ow velocity. The constant-temperature anemometer enables the measurement of fast fluctuations in flow, but the frequency bandwidth of the anemometer is a function of the overheat ratio and the flow velocity. The choice of system parameters allows to optimize the frequency bandwidth of the anemometer. Presented mathematical model of the constant-temperature anemometer and research methodology of computer simulations allows analysis of the process of regulation, optimization and determination of the frequency bandwidth of the anemometer. This article is the first part of a series dedicated to the topic of hot-wire anemometric measurements in fast changing flows.

17

Measurements of velocity profile in headings with the use of integrated hot-wire anemometric system

63%

Ligęza P. , Poleszczyk E. , Skotniczny P.

|

2008

|

tom Vol. 53, no 1

87-96

EN

In this paper we have presented a hot-wire anemometric system constructed in Strata Mechanics Research Institute, Polish Academy of Sciences, which was applied in practice to measure velocity profile in a selected cut of heading. Hot-wire anemometric system for multi-point measurements of velocity field is based on sensors integrated with a signal conversion module. A Sensor matrix, so-called integrated heads, is connected to a mobile measurement data collection system and placed in a given cut of a heading. Arrangement of measuring probes in selected velocity :fields and subsequent registration and conversion of signals from given probes allow for a simultaneous measurement of temperature and velocity :field, turbulence intensity and also for determination of volume stream. Performed measurements had as an objective to evaluate metrological suitability of the measurement system based on hot-wire anemometric integrated probes, in which a measuring element consists of miniature platinum-ceramic sensors in specific conditions of heading. Hot-wire anemometric system was used for measurement of distribution of air flow velocity module in a selected cut of a heading. Measurements were performed in a cut of a cross heading 713, "Borynia" coal mine. Cross heading was a major heading with a cut of 14 m2 - cross cut dimensions were 5 x 2.5 m. Four hot-wire anemometric sensors placed on a special extension arm were used for measurement of instantaneous distribution of velocity module . Despite some discrepancies with literature sources results described in this paper confirm that used hot-wire anemometric measurement system allows for measurements within logarithmic substrata of velocity distribution of stringing layer, which consequent1y allows for further assessment of local flow phenomena in headings. In assessment of properties and metrological usefulness of applied hot-wire anemometric system of integrated heads it must be emphasized that despite 90 minute long measurement and data registration the system worked smoothly. There may be certain conc1usions on practical improvements of the system, however elements used in the heads, which measure velocity are characterized with high mechanical resistance in special conditions.

PL

W pracy przedstawiono skonstruowany w Pracowni Metrologii Przepływów IMG PAN termoanemometryczny system pomiarowy, który został praktycznie zastosowany do pomiaru profilu prędkości w wybranym przekroju wyrobiska górniczego. Termoanemometryczny system pomiarowy do wielopunktowych pomiarów pola prędkości jest oparty na czujnikach zintegrowanych z układem przetwarzania sygnału. Matryca takich czujników tzw. głowic zintegrowanych, rozmieszczonych w badanym przekroju wyrobiska współpracuje z przenośnym, komputerowym systemem akwizycji danych pomiarowych. Rozmieszczenie sond pomiarowych w wybranych punktach badanego pola prędkości, a następnie rejestracja i przetwarzanie sygnałów z poszczególnych sond umożliwiają współczasowy pomiar pola temperatury i prędkości oraz intensywności turbulencji, a także wyznaczenie strumienia objętościowego. Przeprowadzone pomiary miały na celu sprawdzenie przydatności metrologicznej systemu pomiarowego opartego na termoanemometrycznych głowicach zintegrowanych, w których element mierzący stanowiły miniaturowe sensory platynowo-ceramiczne w specyficznych warunkach wyrobiska górniczego. Termoanemometryczny system pomiarowy użyto do zmierzenia rozkładu modułu prędkości przepływu powietrza w wybranym przekroju poprzecznym wyrobiska. Pomiary wykonano w wybranym przekroju w przekopie 713, KWK ,,Borynia" . Przekop był głównym wyrobiskiem wentylacyjnym o przekroju 14 m2, przy wymiarach przekroju poprzecznego 5 x 3,5 m. Do pomiaru chwilowych rozkładów modułu prędkości użyto czterech czujników termoanemometrycznych umieszczonych na specjalnie skonstruowanym wysięgniku. Mimo pewnych rozbieżności w porównaniu ze źródłami literaturowymi, opisane w artykule wyniki badań świadczą o tym, że zastosowany termoanemometryczny system pomiarowy umożliwia pomiary w obrębie subwarstwy logarytmicznego rozkładu prędkości warstwy przyściennej, co z kolei daje możliwość głębszego zbadania lokalnych zjawisk przepływowych w wyrobiskach górniczych. Oceniając właściwości i przydatność metrologiczną zastosowanego termoanemometrycznego układu głowic zintegrowanych należy podkreślić, że czas trwania pomiarów wynosił 90 minut i w trakcie rejestracji wyników zainstalowana aparatura działała bez zarzutów. Nasuwają się pewne wnioski dotyczące praktycznego udoskonalenia systemu, jednakże zastosowane w głowicach elementy mierzące prędkość wykazują dużą odporność mechaniczną w warunkach specjalnych.

18

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

51%

Ligęza P.

|

2004

|

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.