[发明专利]热线式风速传感器

说明书

本发明涉及一种新型热线式风速传感器，属于传感器技术领域，主要特点是在陶瓷管内贯穿两根相间的金属电阻丝，各根金属电阻丝连接各自的直流加热电源，各根金属电阻丝的测温点上分别焊接微细热电偶，两个热电偶反相串联组成温差热电偶，两热电偶的温差信号放大电路接自身的直流电源、且热端共地，前测温点距进风口的距离与后测温点距出风口的距离相等，本发明直接用热电偶测量金属电阻丝温度，具有响应速度快，测量精度高的特点，实测的响应速度比现有技术快0.1秒以上，测量精度由0.5%提高到0.25%，金属电阻丝可以与热电偶热端良好接触，而陶瓷与热电偶热端不能良好接触传热，金属电阻丝直径越细，热电偶丝直径越细，两者直接焊接成的热节点体积越小，响应速度越快。

技术领域

本发明涉及一种风速传感器，尤其涉及一种热线式风速传感器，采用热线温差法测量风速，而不是根据进出口压力等进行测量，属于传感器技术领域。

背景技术

风速传感器种类繁多，最常见的风速传感器是根据传统的风扇原理制作的，由叶片、转轴、轴承、转速测量电路组成的产品，原理直观，结构简单，但是零点误差大，响应速度慢。

此外还有根据进出口压差反映风速的，通过测量压力差反映风速。也有用聚风口驱动电容可动极板，根据电容值变化反映风速的。这两种风速仪都存在量程下限较高的问题，对最低风速有一定要求。

目前比较准确且量程较大的是热线式风速传感器，用一根通过电流自身加热的细金属丝测量风速，热线风速仪有两种工作模式：

1. 恒流式，亦称定电流法，即加热金属丝的电流保持不变，气体带走一部分热量后金属丝的温度就降低，流速愈大温度降低得就愈多；温度变化时，热线电阻改变，两端电压变化，因而测得金属丝的温度则可得知流速的大小。

2. 恒温式，亦称定电阻法（即定温度法），改变加热的电流使气体带走的热量得以补充，而使金属丝的温度保持不变（也就是金属丝的电阻值不变）如保持150℃，这时流速愈大则所需加热的电流也愈大，根据所需施加的电流反映风速。热线式风速仪反应速度快，但是受到环境温度影响较大，需要设计复杂的补偿电路。

市场上还有一种热式气体流量计，可用来测量气体流量或风速，这就是所谓的气体质量流量计，其工作原理是，在一根细的陶瓷管上面绕两根完全相同的电阻丝，加热条件完全相同，细陶瓷管内部流过与总气流流量成一定比例关系的气流，典型值为总流量的1/200。当管子里面流过的气流流量为零时，陶瓷管两端温度分布关于中点完全对称，关于中点对称的两个测温点t₁ 和 t₂温差基本为零。

但是当有气流流过管路时，进风口热量被吹向出风口，温度分布不再对称，由于加热电流是恒定不变的，气流风速越大，前段温度越低，高温区向后移动。因此通过测量这两个固定点的温差t₂-t₁，就能够测出风速或流量。

发明内容

本发明的目的是提供一种热线式风速传感器，解决现有热线式风速仪、热式气体流量计存在的相关不足，通过本发明实现响应速度快，测量精度高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种热线式风速传感器，包括陶瓷管，其特征是，在陶瓷管内贯穿两根相间的金属电阻丝，各根金属电阻丝连接各自的直流加热电源，各根金属电阻丝的测温点上分别焊接微细热电偶，两个热电偶反相串联组成温差热电偶，两热电偶的温差信号放大电路接自身的直流电源、且热端共地，前测温点距进风口的距离与后测温点距出风口的距离相等。

所述两根相间的金属电阻丝交叉设置，其两端分别固定在陶瓷管管口。

所述金属电阻丝采用直径0.05-0.1mm 的镍镉电阻丝。

所述金属电阻丝上测温点距相应口15-20mm。

所述陶瓷管直径为20-30mm，陶瓷管长度为80-120mm。