一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，包括：在不同的PN結(jié)溫度下輸出不同正向電壓的檢測(cè)二極管探頭；與檢測(cè)二極管探頭相連，用于給所述檢測(cè)二極管探頭加熱以使所述檢測(cè)二極管探頭處于不同的PN結(jié)溫度的加熱電阻；用于輸出恒定正向電壓的參考二極管探頭；分別與檢測(cè)二極管探頭和參考二極管探頭相連，用于獲取所述檢測(cè)二極管探頭輸出的正向電壓和所述參考二極管探頭輸出的正向電壓的壓差并輸出壓差信號(hào)的差分比較放大電路。所述檢測(cè)二極管探頭的輸入端和所述參考二極管探頭的輸入端分別連有用于提高輸入阻抗的第一電阻和第二電阻。本實(shí)用新型在使用時(shí)無(wú)需依賴(lài)調(diào)節(jié)窗位移傳感器，而且具有成本可控、控制可靠的優(yōu)勢(shì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及面風(fēng)速傳感器領(lǐng)域，特別是涉及一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)是實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)中不可缺少的一個(gè)組成部分。為了使實(shí)驗(yàn)室工作人員不吸入或咽入一些有毒的、可致病的或毒性不明的化學(xué)物質(zhì)和有機(jī)體、實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)有良好的通風(fēng)。為阻止一些蒸氣、氣體和微粒(煙霧、煤煙、灰塵和氣懸體)的吸收，污染物質(zhì)須用通風(fēng)柜、通風(fēng)罩或局部通風(fēng)的方法除去。通風(fēng)柜是實(shí)驗(yàn)室中最常用的一種局部排風(fēng)設(shè)備，種類(lèi)繁多，由于其結(jié)構(gòu)不同，使用的條件不同，其排風(fēng)效果也不相同。通風(fēng)柜的性能好環(huán)，主要取決于通過(guò)通風(fēng)柜空氣移動(dòng)的速度。使用通風(fēng)柜的最大目的是排出實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的有害氣體，保護(hù)實(shí)驗(yàn)人員的健康，也就是說(shuō)要有高度的安全性和優(yōu)越的操作性。由于通風(fēng)柜在生化實(shí)驗(yàn)室中占有非常重要的位置，從改善實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、改善勞動(dòng)衛(wèi)生條件，提高工作效率等方面考慮，通風(fēng)柜的使用臺(tái)數(shù)飛躍地增加。隨之而來(lái)的是通風(fēng)管道，配管、配線、排風(fēng)等都成為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要課題。實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)中變風(fēng)量通風(fēng)柜為保持安全的面風(fēng)速進(jìn)行變風(fēng)量控制。
[0003]傳統(tǒng)的面風(fēng)速傳感器類(lèi)型主要有壓差式面風(fēng)速傳感器和熱線式面風(fēng)速傳感器。壓差式面風(fēng)速傳感器利用測(cè)量通風(fēng)柜內(nèi)外之間的壓差間接測(cè)量面風(fēng)速，這種測(cè)量方式離不開(kāi)通風(fēng)柜調(diào)節(jié)窗高度傳感器。熱線式面風(fēng)速傳感器是將通電加熱的細(xì)金屬絲(稱(chēng)熱線)置于氣流中，熱線在氣流中的散熱量與流速有關(guān)，而散熱量導(dǎo)致熱線溫度變化而引起電阻變化。這種測(cè)量方式存在探頭易損壞且成本較高的特點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的面風(fēng)速傳感器或測(cè)量繁瑣或易損壞且成本較高的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，所述面風(fēng)速傳感器包括:在不同的PN結(jié)溫度下輸出不同正向電壓的檢測(cè)二極管探頭；與所述檢測(cè)二極管探頭相連，用于給所述檢測(cè)二極管探頭加熱以使所述檢測(cè)二極管探頭處于不同的PN結(jié)溫度的加熱電阻；用于輸出恒定正向電壓的參考二極管探頭；分別與所述檢測(cè)二極管探頭和所述參考二極管探頭相連，用于獲取所述檢測(cè)二極管探頭輸出的正向電壓和所述參考二極管探頭輸出的正向電壓的壓差并輸出壓差信號(hào)的差分比較放大電路。
[0006]優(yōu)選地，所述檢測(cè)二極管探頭的輸入端連有用于提高輸入阻抗的第一電阻；所述參考二極管探頭的輸入端連有用于提高輸入阻抗的第二電阻。
[0007]優(yōu)選地，所述檢測(cè)二極管探頭和所述第一電阻之間連接有一個(gè)偏置電阻。[0008]優(yōu)選地，所述差分比較放大電路的輸出端連有負(fù)載電阻。
[0009]優(yōu)選地，所述差分比較放大電路由兩個(gè)雙運(yùn)算放大器構(gòu)成。
[0010]優(yōu)選地，每一個(gè)雙運(yùn)算放大器的電壓正端連有輸出正電壓的正電源電路，每一個(gè)雙運(yùn)算放大器的電壓負(fù)端連有輸出負(fù)電壓的負(fù)電源電路。
[0011]優(yōu)選地，所述雙運(yùn)算放大器為T(mén)L082雙運(yùn)算放大器。
[0012]優(yōu)選地，所述差分比較放大電路的輸出端連有信號(hào)輸出處理電路。
[0013]如上所述，本實(shí)用新型的一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，具有以下有益效果:
[0014]本實(shí)用新型的面風(fēng)速傳感器利用一個(gè)加熱電阻持續(xù)給一個(gè)在氣流中的二極管探頭恒功率加熱，流動(dòng)的氣流帶走二極管上的熱量，二極管表面的溫度會(huì)與氣流的流速相關(guān)，此二極管在不同的PN結(jié)溫度下，正向電壓呈線性變化，考慮到環(huán)境溫度及氣流溫度的影響，利用另一個(gè)同質(zhì)二極管以及兩個(gè)雙運(yùn)算放大器形形成的一個(gè)差分比較放大電路，最終輸出模擬信號(hào)用于變風(fēng)量通風(fēng)柜控制，而經(jīng)過(guò)二極管探頭的空氣流速可以通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)二極管正向電壓的差可以換算得到，所以通過(guò)本實(shí)用新型可以有效獲取空氣流速，此外，本實(shí)用新型在使用時(shí)無(wú)需依賴(lài)調(diào)節(jié)窗位移傳感器，而且具有成本可控、控制可靠的優(yōu)勢(shì)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1顯示為二極管電流、電壓及溫度特性示意圖。
[0016]圖2顯示為本實(shí)用新型的一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3顯示為本實(shí)用新型的一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器中正電源電路的電路圖。
[0018]圖4顯示為本實(shí)用新型的一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器中負(fù)電源電路的電路圖。
[0019]圖5顯示為本實(shí)用新型的一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器中差分比較放大電路的電路圖。
[0020]圖6和圖7分別顯示為本實(shí)用新型的一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器中雙運(yùn)算放大器與正、負(fù)電源電路的連接示意圖。
[0021]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0022]I面風(fēng)速傳感器
[0023]11差分比較放大電路
[0024]12正電源電路
[0025]13負(fù)電源電路
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本實(shí)用新型還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本實(shí)用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。需說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，以下實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0027]需要說(shuō)明的是，以下實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實(shí)用新型中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0028]本實(shí)用新型的目的在于提供一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的面風(fēng)速傳感器或測(cè)量繁瑣或易損壞且成本較高的問(wèn)題。以下將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器的原理和實(shí)施方式，使本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要?jiǎng)?chuàng)造性勞動(dòng)即可理解本實(shí)用新型的一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器。
[0029]在詳細(xì)闡述本實(shí)用新型的具體方案以前，首先說(shuō)明本實(shí)用新型的原理。
[0030]參考圖1，在保持的正向電流If不變的情況下二極管的正向電壓Vf隨PN結(jié)溫度升高而呈線性降低，可表示為:
[0031]Vf = Ws (I)
[0032]其中，Vf為二極管的正向電壓，ts為二極管PN結(jié)溫度，C0和C1為常數(shù)系數(shù)。
[0033]傳感器探頭在氣流中的對(duì)流換熱可以按照相似理論，近似為空氣橫掠單圓管的強(qiáng)迫對(duì)流換熱。
[0034]Q=I2R (2)
[0035]式(2)中Q為加熱電阻的發(fā)熱量，I是經(jīng)過(guò)電阻的電流，R是電阻的阻值。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，其特征在于，所述面風(fēng)速傳感器包括: 在不同的PN結(jié)溫度下輸出不同正向電壓的檢測(cè)二極管探頭； 與所述檢測(cè)二極管探頭相連，用于給所述檢測(cè)二極管探頭加熱以使所述檢測(cè)二極管探頭處于不同的PN結(jié)溫度的加熱電阻； 用于輸出恒定正向電壓的參考二極管探頭； 分別與所述檢測(cè)二極管探頭和所述參考二極管探頭相連，用于獲取所述檢測(cè)二極管探頭輸出的正向電壓和所述參考二極管探頭輸出的正向電壓的壓差并輸出壓差信號(hào)的差分比較放大電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，其特征在于，所述檢測(cè)二極管探頭的輸入端連有用于提高輸入阻抗的第一電阻；所述參考二極管探頭的輸入端連有用于提高輸入阻抗的第二電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，其特征在于，所述檢測(cè)二極管探頭和所述第一電阻之間連接有一個(gè)偏置電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，其特征在于，所述差分比較放大電路的輸出端連有負(fù)載電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，其特征在于，所述差分比較放大電路由兩個(gè)雙運(yùn)算放大器構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，其特征在于，每一個(gè)雙運(yùn)算放大器的電壓正端連有輸出正電壓的正電源電路，每一個(gè)雙運(yùn)算放大器的電壓負(fù)端連有輸出負(fù)電壓的負(fù)電源電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，其特征在于，所述雙運(yùn)算放大器為T(mén)L082雙運(yùn)算放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室氣流系統(tǒng)變風(fēng)量通風(fēng)柜面風(fēng)速傳感器，其特征在于，所述差分比較放大電路的輸出端連有信號(hào)輸出處理電路。
【文檔編號(hào)】G01P5/10GK203745483SQ201420100919
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】孔鵬, 王來(lái)軍 申請(qǐng)人:上海卓思控制技術(shù)有限公司