Термодинамический метод

Термодинамический метод основан на измерении температу­ры торможения встречного потока воздуха.

При полном торможении потока

.

При неполном торможении

,

где r -—коэффициент торможения, зависящий от конфигурации препятствия, расположенного в потоке воздуха, и от точки поверхности, в которой измеряется температура. Если поместить в воздушном потоке два датчика температуры (термопары, термосопротивления и т. п.) с одинаковыми характе­ристиками и с различными, не зависящими от числа М коэффи­циентами торможения r₁ и r ₂, то сигналы датчиков будут соот­ветственно

где T₁ и Т₂ – температуры, измеренные датчиками,

S – чувствительность датчиков.

Отношение сигналов u₁ и и₂ не зависит от Т:

откуда

Если по формуле (12.5) построить счетно-решающую схему, на вход которой поступают сигналы и₁ и и₂, то сигнал на выходе будет пропорционален М.

Можно вывести также формулу для определения истинной воздушной скорости по значениям сигналов u₁ и и₂.

Выражения для u₁ и и₂ можно переписать в виде

Разность сигналов

Имея в виду, что , и подставляя это значение в уравнение (12.6), получим

.

Заменяя М²а²=V², определяем

.

По формуле (12.7) может быть построен термодинамический измеритель ИВС.

3. Тепловой метод [11]

Тепловой метод основан на зависимости теплоты, теряемой нагретым телом, от скорости потока воздуха, обдувающего это тело. Применительно к измерению расхода жидкости этот метод был рассмотрен в гл. IX.

При измерении скорости потока воздуха может быть исполь­зована одна из схем, изображенных на рис. 9.8.

В обеих схемах чувствительным элементом служит проволоч­ная нить, нагреваемая протекающим по ней электрическим током.

Зависимость температуры нити Т_п от скорости потока опре­деляется из условия баланса выделяемого в единицу времени тепла Q₁ и отдаваемого тепла Q₂.

Выделяемое тепло Q₁=0,24i²R.

Отдаваемое тепло ,

где Т — температура окружающей среды;

k, q и c_v — соответственно теплопроводность, плотность и теплоемкость воздуха при постоянном объеме;

d — диаметр нити. Приравнивая Q₁ и Q₂, определяем температуру нити:

.

Из формулы (12.8) следует, что температура нити является нелинейной функцией скорости и зависит также от параметров окружающей атмосферы.

Достоинством метода является малая инерционность преоб­разования скорости потока в электрическую величину, что дела­ет этот метод пригодным для измерения быстроизменяющихся процессов, например для исследования турбулентности воздуш­ного потока. Недостаток метода — зависимость результата изме­рения от ряда переменных параметров атмосферы.