Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1958, H. 3 - Strömningsmätningar med varmtrådssond, av Berth Wikström
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Fig. 3. Varmtrådsaggregat med växelströmsdrift
enligt Wehrmann; bärfrekvens 50 kHz, högsta
mätbara frekvens ca 5 kHz.
oc Ro
RP
T t - 7Y,
= RP
R-R o
(15)
Vid bestämning av trådens kallmotstånd (i?0)
antas sonden utan strömtillförsel vara
placerad i den aktuella luftströmmen. Kovåsznay5
liar visat att den kalla trådens temperatur (Tt0)
vid små dimensioner mycket nära
överensstämmer med luftströmmens
stagnationstemperatur, dvs. T to æ Ti.
Varmtrådssondens tidskonstant blir alltså:
K = C
R - Ro
oc ßo2 P
(16)
Härav framgår alltså att tidskonstanten
varierar med drifttillståndet (R,I). Om trådens
värmekapacitet (C), kallmotstånd (i?0) och
temperaturkoefficient (oc) är kända kan denna
variation beräknas ur sambandet (16).
Tidskonstanten K är vanligen av storleksordningen
0,3—2 ms svarande mot godtagbara mätningar
upp till 300 resp. 50 Hz om
kompensationskretsar icke används.
Konstant temperatur eller konstant
ström?
Två olika driftmetoder kan användas vid
mätningar med varmtrådssond i
wheatstonebrygga: konstant temperatur och konstant ström.
I fallet konstant temperatur hålles trådens
motstånd (temperatur) konstant genom
utbalansering av mätbryggan, varvid den strömstyrka
som fordras för att få bryggan i balans tas som
mätvärde på hastigheten enligt Kings formel
(3). Konstanterna A och B bestämmes genom
kalibrering. I fallet konstant ström hålles
strömmen genom sonden konstant och trådens
motstånd (eller spänningen över bryggan) tas
som mätvärde och bestämmes som funktion av
hastighet eller massflöde genom kalibrering.
Konstant temperatur kan alltid användas men
Fig. i. Blockschema
för
kompensations-krets vid drift med
konstant ström.
har speciellt företräde framför drift med
konstant ström vid mätning av instationära
förlopp med stora hastighetsändringar eller vid
mätning av konstanta hastigheter, då ett stort
mätområde önskas. Av ekv. (11) framgår att
amplitudnedsättningen på grund av sondéns
värmetröghet helt kan elimineras om sondéns
temperatur kan hållas konstant. Detta kan
åstadkommas på så sätt att obalansen i
bryggan användes som kontrollsignal för reglering
av uppvärmningsströmmen genom bryggan
med hjälp av en förstärkare med negativ
åter-föring. Oftast har direktkopplade
likströmsförstärkare använts, varvid brusnivån som
regel blivit för hög för att tillåta
turbulensmätningar. Vidare har förstärkningens stabilitet
varit ett problem. Wehrmann har infört
växelströmförstärkare och matar sonden från en
högfrekvensgenerator (fig. 3). Utsignalens
amplitud moduleras av hastighetsvariationerna.
Den högsta mätbara frekvensen ligger på ca
Vio av bärfrekvensen. I föreliggande fall
användes en bärfrekvens av 50 kHz varmed alltså
hastighetsvariationer motsvarande en frekvens
upp till ca 5 kHz kan mätas.
Konstant ström kan endast användas inom ett
relativt snävt hastighetsområde, nedåt
begränsat av att sondtemperaturen blir så hög att
tråden brinner av, uppåt begränsat av att
sondtemperaturen blir så låg att mätnoggrannheten
blir otillräcklig. Ströminställningen och
därmed kalibreringen måste alltså avpassas efter
det hastighetsintervall, inom vilket det
undersökta strömningsförloppet ligger och detta
intervall får alltså icke vara för stort. Vid drift
med konstant ström måste vid mätning av
snabba förlopp speciella kretsar användas som
kompenserar för trådens värmetröghet. Antas
att spänningsfallet över tråden vid oändligt
liten värmetröghet skulle bli U0, men att denna
i det verkliga fallet på grund av värmetröghet
blir U, följer i analogi med ekv. (11)
U = f/o - tf ^
d t
(17)
För kompensation och förstärkning fordras
nu koppling enligt ett blockschema (fig. 4)
innehållande en förstärkare med
förstärkningen ft och deriverande krets med
förstärkningen f„. Om fjfx = K erhålles följande samband
mellan utsignal (C/3) och insignal
Jämförelse mellan ekvationerna (17) och (18)
visar att en tröghetsfri förstärkt utsignal
Uut = fJJ0 erhållits. För derivering använder
Dryden LR-kretsar och Ziegler i?C-kretsar.
Ossofsky har visat att drift med konstant ström
icke erfordrar förstärkare med samma
bandbredd som drift med konstant temperatur och
att bruset med anledning därav blir ca 5
gånger större i det senare fallet. Drift med konstant
ström bör alltså användas vid
turbulensmätningar, där stora krav måste ställas på låg
brusnivå.
TEKNISK TIDSKRIFT 1958 (p3
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
