熱式風(fēng)速儀探頭制備及控制電路設(shè)計(jì)研究.pdf

1、熱式風(fēng)速儀是一種基于熱平衡原理測(cè)量流體流速、溫度、密度等參數(shù)的儀器。目前熱式風(fēng)速儀多采用恒溫工作模式，其測(cè)速范圍一般在300m/s以內(nèi)，無法滿足高超聲速下的流場(chǎng)測(cè)量要求。本文開展熱式風(fēng)速儀探頭制備及控制電路設(shè)計(jì)研究，旨在為自主研制面向高超聲速流場(chǎng)測(cè)量的高性能熱式風(fēng)速儀奠定基礎(chǔ)。
　　本文首先設(shè)計(jì)并制備了熱式風(fēng)速儀的熱線、熱膜傳感器及探頭系統(tǒng)，并對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)分析。結(jié)果表明，所制備的傳感器在具備通電發(fā)熱的同時(shí)其阻值對(duì)流場(chǎng)風(fēng)速敏感，可以

2、滿足熱式風(fēng)速儀的使用要求。設(shè)計(jì)并制備了恒溫式、恒壓式熱式風(fēng)速儀探頭控制電路。針對(duì)恒溫式測(cè)量系統(tǒng)對(duì)過熱比電阻溫度敏感的問題，設(shè)計(jì)了過熱比電阻溫度控制系統(tǒng)；通過對(duì)惠斯通橋路、熱線及反饋回路參數(shù)的計(jì)算分析，提出過熱比、偏置電壓和增益的具體調(diào)節(jié)方法，從而避免因測(cè)量范圍和測(cè)量精度調(diào)整不當(dāng)而進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)。針對(duì)恒壓式測(cè)量系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了時(shí)間常數(shù)的原位測(cè)量電路以及T型橋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，以提高系統(tǒng)的測(cè)量帶寬。利用Labview及PersonalDaq3000模

3、塊開發(fā)了熱式風(fēng)速儀測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及控制軟件。該軟件主要包括數(shù)據(jù)采集、恒溫式熱式風(fēng)速儀增益及工作狀態(tài)切換、熱線及熱膜參數(shù)測(cè)量、偏置電壓求取及給定、過熱比電阻溫度控制等模塊，能滿足恒溫式、恒壓式熱式風(fēng)速儀的測(cè)量試驗(yàn)要求。開展了熱式風(fēng)速儀測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：所制備的恒溫式、恒壓式熱式風(fēng)速儀在40~200m/s的流速范圍內(nèi)，測(cè)量誤差均小于3％。恒溫式熱式風(fēng)速儀可通過調(diào)整增益及過熱比的方法滿足大范圍或高精度的不同測(cè)量要求；通