專利名稱：熱敏流速傳感器溫度補償電路及方法和功率自動調(diào)節(jié)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及傳感器技術領域，尤其涉及一種恒溫差檢測電路中熱敏流速傳感器溫度補償電路及方法和功率自動調(diào)節(jié)方法。
背景技術：
流速測量在國民生產(chǎn)和國防工業(yè)的多個領域都有需求，尤其在航空航天領域有著廣泛應用。傳統(tǒng)的流速測量方法有皮托管/壓力傳感器、熱式傳感器等。其中，熱式測量方法利用熱線/熱膜等熱敏元件進行流速測量，是一種簡單、易用的方法。熱線/熱膜敏感元件是熱敏電阻絲(膜)，電流通過電阻絲(膜)，使熱敏電阻產(chǎn)生熱量從而升溫。當流體介質(zhì)從熱敏電阻周圍流過時，會帶走熱量造成電阻冷卻，從而引起熱敏電阻阻值的變化，通過測量電阻阻值的大小，可以推算出流體流速的大小。電阻阻值測量采用惠斯通電橋，有恒流、恒壓和恒溫差三種檢測方式；其中，恒溫差檢測的突出優(yōu)點是動態(tài)響應快、靈敏度高、易于實施溫度補償，因此廣泛應用于流速測量領域。恒溫差檢測是通過一個閉環(huán)回路實現(xiàn)對熱敏流速傳感器的恒溫差控制，在該恒溫差閉環(huán)回路中設置一個溫度傳感器，該傳感器也是一熱敏電阻，其阻值隨著環(huán)境溫度變化而發(fā)生變化，可以實現(xiàn)熱敏流速傳感器對于環(huán)境溫度的恒溫差控制。常規(guī)恒溫差控制要求溫度傳感器與熱敏流速傳感器(熱線/熱膜)具有相同的溫度電阻系數(shù)(TCI )，該條件限制了溫度傳感器的選用范圍。并且，感應流速的熱敏元件在接入恒溫差閉環(huán)電路時，需要費時費力的電路調(diào)整，以滿足對熱敏流速傳感器施加恒定功率 (即恒溫差)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種熱敏流速傳感器溫度補償電路及方法和功率自動調(diào)節(jié)方法，其能夠在恒溫差檢測電路中采用與熱敏流速測量元件具有不同溫度電阻系數(shù)的溫度傳感器對熱敏流速傳感器進行溫度補償，擴大了恒溫差檢測電路中溫度傳感器的選用范圍；同時本發(fā)明能夠實現(xiàn)恒溫差檢測電路中熱敏流速傳感器的零點功率的自動調(diào)節(jié)，從而滿足恒溫差的控制要求。(二)技術方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種熱敏流速傳感器溫度補償電路，包括惠斯通電橋和差分放大器Ul ；所述惠斯通電橋的兩輸出節(jié)點與所述Ul的一端連接，所述Ul的另一端輸出反饋至電橋橋頂形成閉環(huán)反饋回路；所述惠斯通電橋中的一個橋臂為熱敏流速傳感器&，用于檢測流速，其相對橋臂為溫度傳感器R。；所述&和R。為熱敏電阻；所述惠斯通電橋另外兩個橋臂為固定電阻艮和
Rb，K與Rb串聯(lián)，R。與Ra串聯(lián)
權利要求
1.-種熱敏流速傳感器溫度補償電路，其特征在于，包括惠斯通電橋和差分放大器Ul ；所述惠斯通電橋的兩輸出節(jié)點與所述Ul的一端連接，所述Ul的另一端輸出反饋至電橋橋頂形成閉環(huán)反饋回路；所述惠斯通電橋中的一個橋臂為熱敏流速傳感器&，用于檢測流速，其相對橋臂為溫度傳感器R。，所述&和R。為熱敏電阻；所述惠斯通電橋另外兩個橋臂為固定電阻Ra和Rb，K與Rb串聯(lián)，艮與Ra串聯(lián)，
2.如權利要求1所述的熱敏流速傳感器溫度補償電路，其特征在于，所述I tb和為數(shù)字電位器。
3.如權利要求2所述的熱敏流速傳感器溫度補償電路，其特征在于，還包括微處理器 U2，所述U2用于采集惠斯通電橋中熱敏流速傳感器& 一側的輸出節(jié)點電壓和橋頂電壓，并調(diào)節(jié)電橋中的Rtb或Rtb'。
4.一種利用權利要求1中所述電路對熱敏流速傳感器進行溫度補償?shù)姆椒?，其特征在于，包括以下步驟 51使
5.一種利用權利要求3中所述電路對熱敏流速傳感器的功率進行自動調(diào)節(jié)的方法，其特征在于，包括以下步驟Si，在零流速狀態(tài)下測量橋頂電壓V1和&邊的輸出節(jié)點電壓V2，A/D采樣并傳輸?shù)轿⑻幚砥髦校籗2，微處理器計算通過&的電流I = Y2ZRh ；S3，微處理器計算&的功率；S4,判斷所述&的功率與預設零點電功率值之差是否小于預設的&的功率與零點電功率值之差的閾值；若是，則執(zhí)行S5 ；若否，則執(zhí)行S6 ；55保持Rtb或Rtb'的值不變；56微處理器調(diào)節(jié)數(shù)字電位器Rtb或Rtb'的阻值，并在零流速狀態(tài)下實時測量&的功率，直到&的功率達到預定功率范圍。
6.如權利要求5所述的對熱敏流速傳感器的功率進行自動調(diào)節(jié)的方法，其特征在于， 所述的步驟S3，進一步包括若采用Rtb，計算&的功率I · (V1-V2)；若采用Iitb'，計算&的功率 I · (V1-V2)-I2 · Rtb'。
7.如權利要求5所述的對熱敏流速傳感器的功率進行自動調(diào)節(jié)的方法，其特征在于， 還包括設定零點電功率值及&的功率與零點電功率值之差的閾值的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱敏流速傳感器溫度補償電路及方法和功率自動調(diào)節(jié)方法，涉及傳感器技術領域，所述電路包括惠斯通電橋和差分放大器U1；所述惠斯通電橋的兩輸出節(jié)點與所述U1的一端連接，所述U1的另一端輸出反饋至電橋橋頂形成閉環(huán)反饋回路；所述惠斯通電橋的一個橋臂為熱敏流速傳感器Rh，其相對橋臂為溫度傳感器Rc，所述Rh和Rc為熱敏電阻；電橋另外兩橋臂為固定電阻Ra和Rb，電橋還包括與Rc串聯(lián)的Rtb或與Rh串聯(lián)的Rtb′，用于溫度補償；所述功率自動調(diào)節(jié)方法利用微處理器U2來調(diào)節(jié)Rtb或Rtb′，能夠實現(xiàn)熱敏流速傳感器零點功率的自動調(diào)節(jié)。本發(fā)明擴大了溫度傳感器的選用范圍，同時能實現(xiàn)熱敏流速傳感器零點功率的自動調(diào)節(jié)。
文檔編號G01P5/12GK102353806SQ201110173940
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權日2011年6月24日
發(fā)明者朱榮, 闕瑞義 申請人:清華大學