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1、管网气流速度检测技术探究董芷欣(沈阳市第一百二十中学,辽宁沈阳110031)摘要:管网气流速度检测在许多场合都有重要应用,本文2α-对流换热系数,W/(m·℃)。通过归纳常见的气体速度检测原理,探究某抽气式烟雾检测1．3超声波测速系统的应用方法,提出热电测速在该系统中的应用方法。超声波在气流中的传播速度,会受到气流速度的影响。关键词:气流;流速检测;热电法如果超声波的速度方向与气流方向相同,则超声波的传播速中图分类号:TP21文献标志码:A度会加快;反之,速度会变慢,超声波测气流速度就是利用了文章编号:1672-4011(
2、2017)02-0106-02这种特性,称之为“时差法”。其速度方程为:DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2017.02.048L11V=(-)(3)2t1t20前言式中V-被测气流速度,m/s;管网内部的气流速度检测技术有很多重要的应用,例如L-两对超声波换能器间距,m;气体分析仪等设备,仪器通过采样管抽取现场被测气体,进t1、t2-发射器到接收器的时间,s。而分析判断气体种类及其特性。在这类应用中,气体采样管2气流流速检测应用讨论内的气流速度需要测量和控制,以确保浓度测量的准确性;此外,气体采样
3、管本身的状态也需要通过流速测量来判断,除了上述几种管网内气流速度检测方法之外,还有激光例如采样管是否被堵等,以确保系统工作正常。多普勒检测法以及压力传感器等其他方法等。这些测量管道内气体流速的方法各有优缺点。例如压差法结构简单、环1管网气流速度检测方法境适应性好,但是测量结果为非电信号,需要设计电气接口;1．1压差法热电法反应速度快、测量范围大,但如果气流温度本身就有变化会造成测试结果较大的误差。超声波测速测量精度很当采用压差法测量气流速度的时候,需要在管道内安装高,但成本也比较高。因此,需要根据具体应用需求,探究合一个起
4、节流作用的孔板,当气流流过孔板时,流速增大,压力适的气流流速检测方法。减小,孔板前后就会产生一个压差,根据压差大小即可进行一种抽气式烟雾识别系统采用了空气采样管网来抽取流速测量。气流速度可以根据伯努力方程计算:现场的空气,通过设置在主机内的烟雾传感器判断空气中是2g△pV=m/s(1)否含有烟雾。空气采样管网内的气流速度需要定时检测。ρ本文分析检测方案需要传感部件体积小、反应速度快,能输式中V-被测气流速度,m/s;出电信号,同时,成本不能太高。热电法流速测量是最合适3ρ-气体密度,kg/m;的方法。△p-压差,mmHO;
5、22．1热电法的主要形式2g-重力加速度,m/s。采用热电法测量管网内气体流速,根据传感部件的不同1．2热电法可分为热线、热球以及热敏电阻等不同形式。热电法采用的传感器通常是一根加热的电阻丝,由于气热线是热电法的主要形式。热线通常用铂、铑、钨等熔流的冷却作用,使电阻丝的温度发生变化,从而测出气流流点高、延展性好的金属丝制成。金属丝被电流加热,管网内速。电阻丝的温度变化取决于加热电流和对流换热系数,其的气流使它散热,利用散热速率和风速的对应关系,即可测方程为:量风速。金属丝由于过细,存在容易损坏的缺点,有时用金dtmcs=I
6、2R-αF(t-t)(2)属膜代替金属丝,通常在一热绝缘的基体上喷镀一层薄金属ssdτtss0膜,称为热膜探头。式中m-电阻丝质量,kg;s热球式是在热线基础上发展而成的。测头的加热部分c-比热,J/(kg·℃);s为一紧密的镍铬丝弹簧圈,外包低熔点的玻璃球。球内有两ts-电阻丝温度,℃;个互相串联起来的热电偶。通过加热镍铬丝弹簧圈使球内τ-时间,s;温度升高,升高的温度与气流流速之间存在对应关系,通过I-加热电流,A;测量热电偶产生的热电势即可测量风速。R-电阻丝温度为t时的电阻,Ω;热敏电阻随温度阻值发生变化,气流带有
7、热量,导致温tst-气体温度,℃;度降低,由此测出气流的速度。这种方法原理简单,器件体0-电阻丝表面积,m2积小,成本低,不易损坏,对气流干扰小,通过综合比较,本文F;s采用了热敏电阻的方案。2．2抽气式烟雾识别系统中的应用方案收稿日期:2016-12-26作者简介:董芷欣(1999-),女,辽宁沈阳人,在读高中生。本文采用了负温度系数热敏电阻,首先使热敏电阻通电·106·发热,温度上升,阻值下降。当温度升到热敏电阻表面散热将热敏电阻接入电桥的一臂,气流流速为0时,电桥平衡。与本身发热达到平衡态时,温度和阻值都趋于稳定。当
8、管网随着流速变化,热敏电阻阻值发生变化,转化为电桥在不平内气体开始流动时,带走了热敏电阻表面的热量,使热敏电衡时的输出电压,根据电压与气流之间的对应关系即可实现阻温度下降,阻值上升,在某一风速下热敏电阻的阻值达到流速测量。新的平衡点,其热平衡方程为:ε=A+BVn=I2R/(t-t)(4)3结束语t0式
