基于Multisim的恒温式热线探头控制回路特性分析.pdf

《基于Multisim的恒温式热线探头控制回路特性分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2ol3年仪表技术与传感器2013第8期InstrumentTechniqueandSensorNo．8基于Multisim的恒温式热线探头控制回路特性分析韦青燕，张天宏(南京航空航天大学能源与动力学院，江苏南京210016)摘要：为了对热线探头及其控制电路进行优化设计，提出了基于Muhisim的PSpice脚本建立恒温型热线探头控制回路模型的方法，并对模型进行了仿真验证。重点对偏置电压、流场流速、热线尺寸和工作过热比对热线探头动静态特性的影响进行了仿真研究，仿真结果与理论计算及公开发表的恒温型热线探头分析数据符合性很好。在Muhisi

2、m中建立热线探头控制电路模型并开展仿真研究，可降低样件制备成本，提高设计效率。关键词：Muhisim；热线探头；恒温式控制电路；动静态特性中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1002—1841(2013)08—0079—04CharacteristicsAnalysisofControl-loop0fH0t-wireProbeinConstantTemperatureModelBasedonMultisimWEIQing-yah，ZHANGTian—hong(ColegeofEnergyandPowerEngineering，

3、NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Totheoptimizationdesignsofhotwireprobeanditscontrolcircuit，control—loopmodelsofhot—wireprobeincon·stanttemperaturemodelwereestablishedand．verifiedbasedonPSpieeinMuhisim．Thesimulationstudieswerecon

4、ductedfortheinfluentonthedynamic／staticcharacteristicsofhot-wireprobeintermsofbiasvoltage，flow—velocity，sizesandover—heatingratiobasedonthePspicemode1．Thesimulationresultsareinaccordwiththeoreticalcalculationandpublishedanalysisdataofconstant-temperaturehot—wireprobe，whi

5、chshowthatestablishingmodelandsimulationofhotwireprobeinmuhisimCanreducetheprepa-rationcostandimprovethedesigneficiency．Keywords：Muhisim；hot-wireprobe；constanttemperaturecontrol-circuit；dynamic／staticcharacteristic．0引言热线探头因其突出的动态特性和边界探测能力而成为高超声速流场实验研究颇具前途的测试工具之一，特别适用于高超声

6、速边界层湍流特性研究。恒温型控制电路(Constanttem-peratureanemometry，CTA)频响调节简便，通过反馈回路能实现自动补偿，因而目前国内外使用的热线探头一般采用CTA实现测量⋯。热线探头及其相应控制电路动静态特性对测量过程稳定性和测量结果正确性起决定性作用，为实现二者的优化设计，必须对其进行联合电路仿真。Muhisim的PSpice脚本能模拟和分析电路元件或电路的线性、非线性和动态特性-3，利用其可建立热线探头电路仿真模型，对热线探头及其相应控制图1CTA控制电路原理图F(-U)．Rw-R／(1)电路进行仿真研

7、究，可以大大提高其设计效率、降低试制成本。：_文中在建立热线探头控制回路集总式参数动静态PSpice模型的基础上，对热线尺寸、电路元件及流场参量对热线探头lw=一(R。+元)(Rb+。)+最。动静态性能影响进行仿真分析，为面向高超声速热线／膜探头式中：，w为稳态状态下流经热线的电流；R为热线的稳态工作及其控制电路的改进设计奠定基础。电阻；辟为热线在环境温度下的电阻；U为流场的平均流1Multisim中热线探头集总式静态模型建立和仿真验证速；为放大器总放大倍数；E为偏置输入电压；尺RR为桥恒温型热线探头控制电路如图1所示，热线探头集总式静

8、臂电阻；最为稳态下桥路平衡参数；F(U)为流场速度函数，态工作电阻和工作电流的关系式由式(1)和式(2)共同确定：F(U)=X+y·∥；n为经验校准指数；、y为校准常数。努赛尔数由经验公式给出』：基金项目：