Розроблення лінійних капілярних вимірювальних перетворювачів малих витрат газів

The performed analysis of known capillary flowmeters for low gas flows reveals the prospect of constructing the primary measuring transducers of flowmeters with a linear output signal. Owing to the stability of dimensions of the pass-through channels in glass capillaries channels such flowmeters can demonstrate high metrological characteristics. In this regard, we have investigated the capillary as a sensing element in the primary transducers of flowmeters for low gas flows.Different circuits of capillary primary transducers for the measuring instruments of low gas flow rate have been examined. Our study makes it possible to select the optimal circuit of a primary measuring transducer based on the measurement range, as well as the number and size of the pass-through channels in capillaries. For example, the flow meter based on a package of capillaries demonstrates a wider measurement range compared to other schemes.We have derived analytical dependences that enable the design of single- capillary, package, and bridge transducers. Comparative characteristics of the specified primary measuring transducers are provided. We have constructed algorithms for calculating dimensions of channels in the capillaries of transducers with a linear output signal.The influence of temperature and barometric pressure on a deviation in the static characteristic of the transducer has been estimated. It was established that the bridge circuit, unlike others, ensures partial compensation for the influence of external factors.We have designed and investigated a capillary oxygen flowmeter, constructed using the bridge measurement circuit with a linear conversion function, intended for an automated system of the manufacturing process of workpieces for fiber light guides. The upper limit of measurement by the flowmeter is at the level of 54 l/h, its basic relative error is 0.8 %Выполненный анализ известных капиллярных расходомеров малых потоков газов показывает перспективность построения первичных измерительных преобразователей расходомеров с линейным выходным сигналом. Благодаря стабильности размеров проходных каналов стеклянных капилляров такие расходомеры могут иметь высокие метрологические характеристики. В связи с этим исследован капилляр в качестве чувствительного элемента первичных преобразователей расходомеров малых потоков газа.Исследованы различные схемы капиллярных первичных преобразователей средств измерения малых расходов газов. Выполненные исследования обеспечивают выбор оптимальной схемы первичного измерительного преобразователя по диапазону измерения, а также количества и размеров проходных каналов капилляров. Так, например, расходомер, построенный на основе пакета капилляров, имеет более широкий диапазон измерения по сравнению с другими схемами.Получены аналитические зависимости, обеспечивающие проектирование одно капиллярных, пакетных и мостовых преобразователей. Приведены сравнительные характеристики указанных первичных измерительных преобразователей. Разработаны алгоритмы расчета размеров каналов капилляров преобразователей с линейным выходным сигналом.Оценено влияние температуры и барометрического давления на отклонение статической характеристики преобразователя. Установлено, что мостовая схема, в отличие от других, обеспечивает частичную компенсацию влияния внешних факторов.Разработан и исследован капиллярный расходомер кислорода, построенный с использованием мостовой измерительной схемы с линейной функцией преобразования, предназначенный для системы автоматизации процесса производства заготовок волоконных световодов. Верхний предел измерения расходомера находится на уровне 54 л/час, а его основная относительная погрешность составляет 0.8 %Із виконаного аналізу відомих капілярних витратомірів малих потоків газів випливає перспективність побудови первинних вимірювальних перетворювачів витратомірів з лінійним вихідним сигналом. Завдяки стабільності розмірів прохідних каналів скляних капілярів такі витратоміри можуть мати високі метрологічні характеристики. У зв’язку із тим досліджений капіляр як чутливий елемент первинних перетворювачів витратомірів малих потоків газу.Досліджено різні схеми капілярних первинних перетворювачів засобів для вимірювання малих витрат газів. Виконані дослідження забезпечують вибір оптимальної схеми первинного вимірювального перетворювача витрати за діапазоном вимірювання, а також кількості і розмірів прохідних каналів капілярів. Так наприклад, витратомір, побудований на основі пакета капілярів має суттєво ширший діапазон вимірювання порівняно з іншими схемами.Одержані аналітичні залежності, які забезпечують проектування одно капілярних, пакетних і мостових перетворювачів витратомірів. Наведені порівняльні характеристики вказаних первинних вимірювальних перетворювачів. Розроблені алгоритми розрахунку розмірів прохідних каналів капілярів перетворювачів з лінійним вихідним сигналом.Оцінено вплив температури та барометричного тиску на відхилення статичної характеристики перетворювача. Встановлено, що капілярна мостова схема, на відміну інших, забезпечує часткову компенсацію впливу зовнішніх факторів.Розроблений і досліджений капілярний витратомір кисню, побудований за мостовою вимірювальною схемою з лінійною функцією перетворення для системи автоматизації процесу виробництва заготовок волоконних світловодів. Верхня межа вимірювання витратоміра є на рівні 54 л/год., а його основна відносна похибка становить 0.8