恒温型热线风速测量系统动态特性分析及试验验证

为测量不同工况下流场的脉动流速,恒温型热线风速测量系统在满足稳定性要求的同时,必须具备宽频带的动态特性。分别对热线探头工作过热比、放大器增益、惠斯通桥臂电阻、流场稳定流速、补偿电感和偏置电压等参量对热线测量系统动态特性的影响效果进行了仿真分析,结果表明:增大热线探头工作过热比、放大器增益和流场稳定流速及减小桥臂电阻均能提高系统的频响;补偿电感与热线探头连接电缆电感及电路寄生电感匹配时,系统频响最佳;在上述参量配置不当时,系统频响降低,系统振荡加剧甚至不能正常工作,而提高偏置电压能消除振荡并使系统恢复稳定,同时获得平稳的动态频响。因此,提出了基于偏置电压的动态特性调节方法。方波试验结果表明,基于偏置电压的频响调节方法能使系统在不同的脉动流速测量中均能获得较为平坦的频响,且调节过程简便。

恒温型热线风速测量系统稳定性研究

在恒温型热线风速测量系统中,当放大器增益、热线工作过热比、惠斯通桥臂电阻和偏置电压等参量配置不当时,恒温型控制回路会进入失效状态使系统不能正常工作。本文分别对上述参量引起热线风速测量系统失效的机理进行了仿真研究,结果表明:惠斯通桥臂电阻确定了系统固有稳定工作区的大小,当热线工作过热比和放大器增益配置点进入固有稳定工作区时,系统在任何工况下均能稳定工作,否则在其他参量配置不当时就会失效;提高偏置电压能使系统脱离失效状态恢复正常工作。因此,提出了基于偏置电压的恒温型热线风速测量系统稳定性控制方法。试验结果表明,基于偏置电压的稳定性控制方法能有效避免系统失效,且调节过程简单,便于提高恒温型热线风速测量系统的测量性能。