Корректность измерения скорости потока жидкости, с двумя термометрами (термоанемометрический принцип) Опции

[lembalknow]

Почти все понятно в описании принципов устройства.
Жидкостный термоанемометр по температуре (интенсивности теплообмена с нагревателем) измеряет скорость потока.
Регулятор-преобразователь на операционном усилителе (ОУ) пытается в любой момент обеспечить одну и ту же разность температур Т1 между нагревателем (он же термометр 1) и термометром 2 (, температура T2).
По мощности нагревателя (по напряжению, подаваемому на него) измеряют скорость потока жидкости.
Но возникает сомнение - есть влияние температуры входного потока (назовем ее Т0) на результат измерения должно быть очень существенно, но не учитывается?

Например , пусть температура входящей жидкости Т0 такая же, как и температура T1 при нулевой скорости потока.
Тогда, даже при наличии потока, подогрев термометра Т2 не нужен, и регулятор (ОУ) установит нулевое напряжение на своем выходе, но поток-то не нулевой.
Аналогично, если ТО будет больше чем Т1 для нулевого потока жидкости.

Нет ошибки в моих рассуждениях? Предполагаю, что для корректного измерения нужен еще один компенсационный терморезистор для измерения температуры Т0 ...

Измеритель (термоанемометр) представляет собой трубку из металла и состоит из двух платиновых терморезисторов номинальным сопротивлением 50 и 1000 Ом. Элемент Pt50 выполняет роль нагревателя, а элемент Pt1000 — роль датчика температуры среды.

Термосопротивления припаиваются к внешней стенке трубы, через которую идет поток. Хороший тепловой контакт между термосопротивленями и средой достигается за счет небольшой длины трубки и за счет конструкции теплового контакта элементов Pt50 и Pt1000.
Термосопротивления c нижней стороны покрыты металлическим напылением, к которому осуществляется пайка.

PS: Направление потока жидкости: от термометра Т2 (терморезистор R4) к нагревателю-термометру Т1 (терморезистор R6), охлаждая Т2 (R4) и Т1(R6)







PS:

Описание прототипа устройства, его принципов и фото взял с хабра https://habrahabr.ru/company/efo/blog/325076/
К сожалению, тот форум не позволяет новичку комментировать темы и сообщения, опубликованные более чем 10 дней назад, да и от автора темы нет ответов на новые вопросы от других пользователей.

Сообщение отредактировал lembalknow - Nov 22 2017, 04:47

[HardEgor]

У вас какая-то путаница. то T1 это разность температур, то это температура при нулевой скорости.
Всё очень просто - допустим Т0 - температура измеряемая на входе потока, а Т2 температура подогреваемого датчика.
Тогда схема стабилизирует разницу dT = T2-T1= 0, а мощность требуемая для стабилизации зависит от скорости потока. Всё.

Конструкция с датчика припаянными на трубки очень плохая - самая простая для реализации, самая неподходящая для использования.
Для моделирования возьмите идеальную схему - датчики торчат внутри трубы в потоке и не касаются стенок, только жидкости.

[Tanya]

Но возникает сомнение - есть влияние температуры входного потока (назовем ее Т0) на результат измерения должно быть очень существенно, но не учитывается?

Нет ошибки в моих рассуждениях? Предполагаю, что для корректного измерения нужен еще один компенсационный терморезистор для измерения температуры Т0 ...

Не принято ТУТ выделять текст...
Все там правильно. Первый датчик и измеряет температуру потока - его нагрев маленький.

Конструкция с датчика припаянными на трубки очень плохая - самая простая для реализации, самая неподходящая для использования.

Бывают жидкости, куда датчик не сунешь. Или давление большое, или вводы нельзя делать...
конструкция нормальная, сто лет применяется. Несколько улучшенный вариант - нагреватель ставится посередине между датчиками, его температуру не измеряют. Компенсируется теплопроводность трубы таким образом.

[lembalknow]

У вас какая-то путаница. то T1 это разность температур, то это температура при нулевой скорости.
Всё очень просто - допустим Т0 - температура измеряемая на входе потока, а Т2 температура подогреваемого датчика.
Тогда схема стабилизирует разницу dT = T2-T1= 0, а мощность требуемая для стабилизации зависит от скорости потока. Всё.

Не вижу путаницы. Имхо , если подать малым потоком очень холодную жидкость Т0, то система из-за переохлаждения T2 и Т1 не сможет отличить от большого потока при более высокой температуре.

Конструкция с датчика припаянными на трубки очень плохая - самая простая для реализации, самая неподходящая для использования.
Для моделирования возьмите идеальную схему - датчики торчат внутри трубы в потоке и не касаются стенок, только жидкости.

Эта конструкция для слабоагрессивной среды с pH не равным нулю. Датчики в потоке долго не выживают даже при чистой воде.
Предлагаемая Вами конструкция подходит для газа, а не для жидкости.

Не принято ТУТ выделять текст...

Извините

Все там правильно. Первый датчик и измеряет температуру потока - его нагрев маленький.

Бывают жидкости, куда датчик не сунешь. Или давление большое, или вводы нельзя делать...
конструкция нормальная, сто лет применяется. Несколько улучшенный вариант - нагреватель ставится посередине между датчиками, его температуру не измеряют. Компенсируется теплопроводность трубы таким образом.

Первый датчик (Т2) измеряет не температуру потока, а с учетом подогрева датчиком Т1.
Т0 поставленный в большом отдалении, чтобы не чувствовать потока тепла от нагревателя Т1 будет измерять температуру входного потока.

Нагреватель между двумя термометрами ставится для определения направления движения потока (смещение теплового пятна в сторону движения), разьве не так?

PS: в предыдущем рисунке ошибка, положительная разность dT=T1-T2, а не T2-T1

[Tanya]

Не вижу путаницы. Имхо , если подать малым потоком очень холодную жидкость Т0, то система из-за переохлаждения T2 и Т1 не сможет отличить от большого потока при более высокой температуре.

Эта конструкция для слабоагрессивной среды с pH не равным нулю. Датчики в потоке долго не выживают даже при чистой воде.
Предлагаемая Вами конструкция подходит для газа, а не для жидкости.

Первый датчик (Т2) измеряет не температуру потока, а с учетом подогрева датчиком Т1.
Т0 поставленный в большом отдалении, чтобы не чувствовать потока тепла от нагревателя Т1 будет измерять температуру входного потока.

pH бывает нулем? В органике? В вакууме?
Не могу понять, что Вы не можете понять...
Даже если поток равен нулю, тепло уходит в воздух или жидкость по трубе. Температурный профиль - колокол такой после установления распределения. Температура датчика- нагревателя всегда выше. Поток уносит тепло - требуется подогрев, - мера потока. Температура жидкости понизилась (пусть резко) - какое-то время нагрев уменьшается, имитирую уменьшение потока. но интеграл через некоторое время даст правильное значение, если Вы зачем-то не будете продолжать снижать температуру на входе.

[lembalknow]

pH бывает нулем? В органике? В вакууме?
Не могу понять, что Вы не можете понять...
Даже если поток равен нулю, тепло уходит в воздух или жидкость по трубе. Температурный профиль - колокол такой после установления распределения. Температура датчика- нагревателя всегда выше. Поток уносит тепло - требуется подогрев, - мера потока. Температура жидкости понизилась (пусть резко) - какое-то время нагрев уменьшается, имитирую уменьшение потока. но интеграл через некоторое время даст правильное значение, если Вы зачем-то не будете продолжать снижать температуру на входе.

Спасибо всем за помощь, вопрос решен. Ответ был в комментариях исходной статьи в хзабре, я не заметил его.

- как повлияет изменение температуры жидкости ?

- При изменении температуры и/или состава жидкости выходное сопротивление, естественно, изменится.
Этот датчик используют в задачах, где изменения характеристик среды либо не значительны, либо могут быть детектированы и учтены при вычислении скорости потока.

habrahabr.ru/company/efo/blog/325076/

[born.work]

Вроде бесплатно можно попользоваться им, по крайней мере мы брали для опытов. В целом расходомер имеет право на жизнь, но для нашего применения увы нет. Так же хочу обратить внимание на крепление его, не очень оно удачное. Из интересного - держит 3 бара.

Сообщение отредактировал born.work - Nov 27 2017, 15:42