浅谈恒温热线风速仪的控制电路

浅谈恒温热线风速仪的控制电路
在恒温热线风速仪中保持热线的温度tw(阻值)是常数是关键技术所在。现在介绍的是采用最简单的一种反馈电路实现恒温,一些较为复杂但是精度更高的控制电路。

1 电路的简单说明
控制电路为简单的电桥电路。把探头接在风速计电路中电桥的一臂，探头的电阻记为Rw,其他三臂的电阻分别为R1，R2和Rb。其中R1 = R2，Rb为一可调的十进制精密电阻。此时，要求热线探头的电阻温度系数很高(热敏)，而相反的却要求R1，R2和Rb的电阻温度系数很小(可以假设温度变化不影响R1、R2)。在电桥AC两端加上电压E，当电桥平衡时，BD间无电位差，此时，放大器没有信号输出。当探头没有加热时，探头的电阻值Rf 叫做冷电阻，不同的探头有其不同的冷电阻值。测试时，把一个未知电阻值的探头接入桥路中，调节Rb使电桥平衡。这时Rb上的数值就是冷电阻的数值，即为Rf。定义过热比(或称加热比)一般取过热比为1.4-1.5(文献2) 给定过热比也就给定了热线的工作温度，也就是其恒温值tw。按照所选定的过热比调节Rb这时，仪器中的电路能自动回零反馈，使i1增加，从而使热线探头的温度升高、电阻增大，一直达到Rw=Rb为止，这时热线上的温度已升高到tw，tw高于流体介质的温度tf 。在本文中取定过热比为1.5来讨论所以本文设计的热线风速仪工作温度约在97oC左右。

2 电路反馈性质的定性讨论
所示的反馈控制电路具有自动调节，维持Rw不变，即使得tw不变的良好性质。是本设计采用的即简单又精确的控制电路。以来流风速U1增大为例定性讨论反馈过程，风速减小同样分析。当来流风速增大时，传热量增大，使得热线温度下降，阻值减小。于是i1增大，B点电势下降。而D点的电势暂时不变。于是经过放大器输出了一个经过放大后的正的电势，叠加到电源E上。于是点A的电势教原来而言升高。所以使得i1增大从而使热线发热功率增加，温度上升，电阻增大。不断重复这样的瞬态过程，直至使得Rw回到平衡状态即Rw ¼ Rb为止。电路的稳态电流应为热平衡时的电流。