[其他]時間分割多功能傳感技術

無效

• 申請號: 86107738
• 申請日: 1986-11-18
• 公開（公告）號: CN86107738A
• 公開（公告）日: 1988-06-01
• 發明（設計）人: 張開遜
• 申請（專利權）人: 張開遜
• 主分類號: G01P5/10
• 分類號: G01P5/10;G01F1/68;G01N25/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于電子學測量技術，屬于根據被測對象熱交換特性變化取得電信號的方法和裝置發明。

根據被測對象熱交換性質變化取得電信號的方法已經成為無機械轉動部件高響應速度測量流體流速流量的主要電子學手段，也是進行流體狀態監測和成分分析的重要方法。目前根據被測對象熱交換性質變化以半導體器件取得電信號的典型方案如US3988928和US3992940，前者加熱體和測溫元件不在同一空間位置，需通過介質熱耦合，熱慣性較大，同時因加熱體和測溫元件之間的熱阻而引入熱滯誤差。后者由于加熱參數與測溫參數互相影響，為信號處理帶來不便，影響測量精度。本發明目的在于克服上述兩種方法的缺陷，為流體速度、流量、成份、導熱系數及真空度的快速高精度動態測量提供一種新的方法和裝置。

圖1????一個交替工作在反向擊穿和正向導通狀態用于測量的p-n結供電方式示意圖。1-用于測量的p-n結，2-反向擊穿電流，3-反向擊穿電流波形，4-正向電流，5-正向電流波形，6-交替接通正反向電流的開關。

圖2????保持p-n結反向擊穿加熱功率不變以其正向電壓之差為輸出信號的測量裝置電路框圖。

圖3????正反向供電分離電路的三種構成方式。

圖4????一種應用本發明的具體電路。

采用交替工作在反向擊穿和正向導通兩種狀態的p-n〔1〕，以其處于反向擊穿狀態時產生的熱量使〔1〕的溫度高于被測介質環境溫度，向被測介質散發熱量，以其處于正向導通狀態時的結電壓測量由于被測介質熱交換性質變化而引起的〔1〕的溫度變化。通過測量〔1〕處于反向擊穿狀態時的加熱功率或加熱電流變化量或通過測量〔1〕處于正向導通狀態時的正向電壓變化量，獲得反映被測介質流速、流量、導熱系數、成份、真空度變化的電信號。

由于采用同一個p-n結〔1〕兼做熱源和感溫元件，加熱元件和感溫元件之間熱阻為零，正向導通和反向擊穿狀態交替的頻率在0.1赫茲到10000赫茲之間，在狀態交替的一個周期內，正向導通時間與反向擊穿時間的比在10^-3到10³范圍內。

為了消除環境因素造成的誤差，采用兩個或兩個以上各自分別處于上述正反向交替工作狀態的p-n結，置于待測流場中不同空間位置，通過測量對應反向擊穿加熱功率或加熱電流或正向電壓之差獲得反映被測介質流速、流量、導熱系數、成份、真空度變化的電信號。在進行上述測量時，有一個交替雙向導通的p-n結置于參考流場中，指的是測量介質流速流量時，將上述交替處于正反向狀態的一個p-n結置于流速不變的被測介質中;測量導熱系數時，將上述交替處于正反向狀態的一個p-n結置于已知導熱系數的介質中;測量介質成份時，將上述交替處于正反向狀態的一個p-n結置于已知導熱系數的介質中;測量成份時，將上述交替處于正反向狀態的一個p-n結置于已知成份的流體介質中;測量真空度時，將上述交替處于正反向狀態的一個p-n結置于已知氣壓的被測介質中。另外的上述交替處于正反向狀態的p-n結則置于被測流體介質中。

分別保持上述p-n結反向擊穿加熱功率不變，以其對應正向電壓之差為輸出信號。或分別保持上述p-n結正向電壓不變，以其對應加熱功率之差或反向電流之差為輸出信號。

在分別保持上述p-n結反向擊穿加熱功率不變，以其對應正向電壓之差為輸出信號的情況下，測量電路框圖如下：交流電源〔7〕輸出的電壓信號經過正反向供電分離電路〔8〕分別向交替工作在反向擊穿和正向導通狀態置于被測流場中的p-n結〔9〕和置于參考流場中的p-n結〔10〕供電，〔9〕和〔10〕的正向電壓分別輸入差分放大器〔11〕的兩個輸入端，〔11〕輸出的電壓信號加在有源濾波器〔12〕的輸入端上，〔12〕的輸出電壓（或電流）由指示儀表〔13〕顯示，指示出被測流場流速、流量、導熱系數、成份、真空度的變化。