Obraz 6

Przepływomierze Zasady pomiarów

97

1 ms, podczas gdy w przypadku braku regulacji temperaturowej są 40...100 razy większe (rys. 5).

Gdyby została podjęta zwykła regulacja na stałą temperaturę prądu grzewczego przy utrzymaniu stałej wartości rezystancji (zależnej od temperatury), to powstałby, przy niezmiennym wydatku ale wyższej temperaturze medium, spadek wartości prądu, a co za tym idzie błąd wskazań. W praktyce błąd ten jest eliminowany za pomocą układu mostkowego, gdzie jest jeszcze jeden wyso-kooporowy i nie podgrzewany „rezystor kompensacyjny” R_K z tego samego materiału (np. z platyny) co „gorący drut”. Rezystor grzewczy jest przy tym, stosownie do medium wyregulowany na stałą nadwyżkę temperatury A0 (rys. 6).

Przy skokowym wzroście temperatury medium przetwornik reaguje większymi stałymi czasowymi, gdyż w takim przypadku entalpia gorącego drutu rzeczywiście musi ulec zmianie.

W pewnych układach termoanemometrycz-nych (HLM) pomiarów natężenia przepływu w samochodach, gorący drut był rzeczywiście wykonywany jako platynowy.

Był on kształtu trapezowego, napięty w poprzek przekroju przepływu, co mogło powodować ewentualną asymetrię profilu prędkości przepływu medium.

Dla technicznej trwałości jest bardzo ważne, aby nie następowała zmiana wartości rezystancji wskutek procesów krakingu i zalegania osadów czy nagarów na jego powierzchni.

Dlatego stosowano dodatki stopowe celem stabilizacji właściwości. Gorący drut powinien być po każdym cyklu roboczym automatycznie uwolniony od pozostałości na powierzchni poprzez działanie wysokiej temperatury (ca 1000°C).

Pomimo niewątpliwych zalet funkcjonalnych taka koncepcja przepływomierza okazała się zbyt droga, w wersji wykonanej w technice grubowarstwowej (HFM2) można by wprawdzie ujednolicić wszystkie niezbędne do pomiarów rezystory, nie przyniosłaby jednak oczekiwanych korzyści cenowych.

Z powodu znacznej pojemności cieplnej używanych podłoży ceramicznych nie można było uzyskać pożądanych stałych czasowych przy włączaniu układu.

Trzeba było również redukować niepożądane sprzężenie cieplne rezystorów grzejnych i kompensacyjnych poprzez kosztowne przecięcia. W tych odmianach przetworników można było już zrezygnować z procesów wypalania, gdyż specjalne warunki przepływu nie powodowały już szkodliwych osadów.

W przeciwieństwie do obu dawniejszych typów czujników obecnie, wprowadzono mikromechaniczną wersję czujnika na bazie krzemowej (HFM5) spełniającą praktycznie wszystkie wymagania. W szczególności mierzy ona z określeniem znaku przepływy w obu przeciwnych zwrotach (rys. 7), tak że występujące pulsacje z krótkotrwałymi przepływami zwrotnymi

Rysunek 7

Q_r - zakres przepływu zwrotnego

Rysunek 6

Q_lm - wydatek masowy powietrza U_M - napięcie pomiarowe R_h - rezystancja termoanemometru drutowego R_k - rezystancja kompensująca R_m - rezystancja pomiarowa ₂ - rezystory równoważące

Mikromechaniczny przepływomierz masowy z termoanemometrem warstwowym rejestrujący znak prędkości (charakterystyka)

3