Название: Спироанализатор "Эльф-Ласпек-01" - метод. пособие (Л.Н. Гуськов)

Жанр: Технические

Просмотров: 1162

3.3    1.3. датчики, используемые для спироанализаторов

1. первым был спироанализатор с водяным цилиндром.

2. В настоящее время самое широкое распространение получили спироанализаторы с трубкой Флейша.

3. Самый дешевый спироанализатор можно построить, используя турбинку.

4. Можно попытаться сделать спироанализатор с использованием ультразвука.

5. Очень заманчивым представляется использовать термоанемометрический датчик.

Рассмотрим принцип работы термоанемометрического датчика. Чувствительный элемент проволочного преобразователя – тонкая проволочка (термонить) из платины, вольфрама, никеля (диаметр от 10 до 100 мкм). Концы термонити привариваются к концам двух манганиновых стерженьков, укрепленных на жестком основании. Через элемент пропускается ток, и он охлаждается потоком воздуха.

Тепловая мощность W, теряемая проволочкой диаметром d и длиною l при обтекании ее перпендикулярным потоком воздуха, имеющего скорость v, определяется уравнением:

при этом

где Тn, Тс, l, r, с – температура нити, температура потока, коэффициент теплопроводности, плотность и теплоемкость газа соответственно. Это уравнение справедливо при rcdv/l > 0,08.

Для воздуха при нормальных условиях: r = 1,3 кг/м3, с =

= 716 дж/(кг×К), l = 2,18×10–3 Вт/м. Если подставить эти значения в неравенство, то получим vd > 1,87·10–7. Обычно диаметр нити

d = 0,005…0,3 мм, а ее длина l = 0,5…10 мм. Отсюда v(min) =

= 0,019 м/с.

Если учитывать тепловую мощность, уходящую на ножки за счет теплопроводности Wн, то после преобразований получим уравнение:

Выдыхаемый воздух имеет постоянную температуру около

37 ºС, при движении по расходомерной трубке он охлаждается, причем степень охлаждения зависит от температуры расходомерной трубки и от скорости потока.

Для устранения влияния температуры воздуха в термоанемометр вводится дополнительная нить.

Если измерять напряжения на двух нитях, тогда можно вывести зависимость v = f(U1, U2), которая представлена в виде массива значений в файлах pnewmo1.dat и pnewmo2.dat (на выдох и вдох), сама функция рассчитывается по формуле:

,

где Кн, Км и f(0) – коэффициенты, которые определяются во время калибровки прибора.

При разработке конструкции датчика особое внимание следует уделить проблеме измерения объемной, а не локальной, скорости потока.