1. Тепловые преобразователи для измерения скорости (плотности) потока (термоанемометры). Конструкция, схема подключения, метрологическая характеристика.

Для измерения скорости потока используются термоанемометрические преобразователи. Термоанемометр представляет собой нить или комбинацию нитей из чистого металла, по которой (по нити) пропускают электрический ток. При этом нить нагревается. Будучи помещенной в поток вещества (газа, жидкости) нить будет изменять температуру в зависимости от скорости потока. Количество тепла, которое выделяется нитью в поток в единицу времени (поток тепла) определяется:

,

где - коэффициент теплоотдачи, - площадь поверхности нити, - температура нити, - температура окружающей среды.

Рассмотрим работу на примере проволочных термоанемометров

1 – нить (обычно платиновая проволочка), 2 – электроды, 3 – элемент жесткости (бусинки из стекла или пластмассы)

Рисунок 101 – Схема проволочного термоанемометра

Принцип действия

Обычно анемометры включаются в схему моста (рисунок 102).

Рисунок 102

Электрическая мощность, потребляемая проволокой:

, (181)

, (182)

где – площадь и температура анемометра, – температура окружающей среды.

определяется из критерия Нуссельта:

, (183)

где – диаметр проволоки, – коэффициент теплопроводности среды.

. Величина А определяется аналитическим или опытным путем. Величины определяются опытным путем.

Определив Nu, можно найти , а зная можно увязать скорость с температурой проволоки.

, (184)

, (185)

где – коэффициент кинематической вязкости;

(186)

Величина - температура анемометрического проводящего элемента – является функцией , коэффициент - функция скорости, а величина - функция от величины скорости, т.е. можно увязать изменение скорости и изменение сопротивления нити.

Увязывание происходит следующим образом:

Зависимость скорости обтекания анемометра от напряжения на входе питания моста:

(187)

(188)

= = (189)

; (190)

(191)

(192)

(193)

(194)

(195)

2. Радиационные преобразователи температуры (Радиационные пирометры).

Принцип работы радиационные преобразователей базируется на законе Стефана-Больцмана:

, (198)

где – интенсивность излучения абсолютно черного тела. Интенсивность излучения – плотность потока излучения, т.е. имеет размерность .

Ранее закон записывался следующим образом:

, где – константа Стефана-Больцмана,

Интенсивность излучения реального тела отличается от интенсивности излучения черного тела при той же температуре. Взаимосвязь указанных интенсивностей учитывается степенью черноты данного тела:

, (199)

где – интенсивность излучения реального тела.

(200)

Замерив интенсивность излучения объекта измерений, можно судить о его температуре. Для этого используются пирометры (рисунок 106).

1 – корпус, 2 – объектив, 3 – диафрагма, 4 – приемник излучения, 5 – окуляр

Рисунок 106

Диапазон измерений: 700 – 4000 ⁰C

Градуировка такого рода приборов осуществляется по абсолютно черному телу. Для того, чтобы определить температуру конкретного объекта требуется знать степень его черноты.

, (201)

где – реальный объект.

(202)

3. Объемные расходомерные устройства ротационного типа. Расходомерные устройства тензочувствительного типа. Преобразователи расхода калориметрического типа.

   Объемные расходомерные устройства ротационного типа

Рисунок 126

1 – корпус, 2 – зубчатые колеса овальной формы

Рисунок 127 – Расходомер с овальными шестернями

Используется для измерения расхода нефтепродуктов.

Обладает невысокой точностью – до 10.