专利名称：热敏流速传感器温度补偿电路及方法和功率自动调节方法
技术领域：
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种恒温差检测电路中热敏流速传感器温度补偿电路及方法和功率自动调节方法。
背景技术：
流速测量在国民生产和国防工业的多个领域都有需求，尤其在航空航天领域有着广泛应用。传统的流速测量方法有皮托管/压力传感器、热式传感器等。其中，热式测量方法利用热线/热膜等热敏元件进行流速测量，是一种简单、易用的方法。热线/热膜敏感元件是热敏电阻丝(膜)，电流通过电阻丝(膜)，使热敏电阻产生热量从而升温。当流体介质从热敏电阻周围流过时，会带走热量造成电阻冷却，从而引起热敏电阻阻值的变化，通过测量电阻阻值的大小，可以推算出流体流速的大小。电阻阻值测量采用惠斯通电桥，有恒流、恒压和恒温差三种检测方式；其中，恒温差检测的突出优点是动态响应快、灵敏度高、易于实施温度补偿，因此广泛应用于流速测量领域。恒温差检测是通过一个闭环回路实现对热敏流速传感器的恒温差控制，在该恒温差闭环回路中设置一个温度传感器，该传感器也是一热敏电阻，其阻值随着环境温度变化而发生变化，可以实现热敏流速传感器对于环境温度的恒温差控制。常规恒温差控制要求温度传感器与热敏流速传感器(热线/热膜)具有相同的温度电阻系数(TCI )，该条件限制了温度传感器的选用范围。并且，感应流速的热敏元件在接入恒温差闭环电路时，需要费时费力的电路调整，以满足对热敏流速传感器施加恒定功率 (即恒温差)的要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种热敏流速传感器温度补偿电路及方法和功率自动调节方法，其能够在恒温差检测电路中采用与热敏流速测量元件具有不同温度电阻系数的温度传感器对热敏流速传感器进行温度补偿，扩大了恒温差检测电路中温度传感器的选用范围；同时本发明能够实现恒温差检测电路中热敏流速传感器的零点功率的自动调节，从而满足恒温差的控制要求。(二)技术方案为解决上述问题，本发明提供了一种热敏流速传感器温度补偿电路，包括惠斯通电桥和差分放大器Ul ；所述惠斯通电桥的两输出节点与所述Ul的一端连接，所述Ul的另一端输出反馈至电桥桥顶形成闭环反馈回路；所述惠斯通电桥中的一个桥臂为热敏流速传感器&，用于检测流速，其相对桥臂为温度传感器R。；所述&和R。为热敏电阻；所述惠斯通电桥另外两个桥臂为固定电阻艮和
Rb，K与Rb串联，R。与Ra串联
权利要求
1.-种热敏流速传感器温度补偿电路，其特征在于，包括惠斯通电桥和差分放大器Ul ；所述惠斯通电桥的两输出节点与所述Ul的一端连接，所述Ul的另一端输出反馈至电桥桥顶形成闭环反馈回路；所述惠斯通电桥中的一个桥臂为热敏流速传感器&，用于检测流速，其相对桥臂为温度传感器R。，所述&和R。为热敏电阻；所述惠斯通电桥另外两个桥臂为固定电阻Ra和Rb，K与Rb串联，艮与Ra串联，
2.如权利要求1所述的热敏流速传感器温度补偿电路，其特征在于，所述I tb和为数字电位器。
3.如权利要求2所述的热敏流速传感器温度补偿电路，其特征在于，还包括微处理器 U2，所述U2用于采集惠斯通电桥中热敏流速传感器& 一侧的输出节点电压和桥顶电压，并调节电桥中的Rtb或Rtb'。
4.一种利用权利要求1中所述电路对热敏流速传感器进行温度补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤 51使
5.一种利用权利要求3中所述电路对热敏流速传感器的功率进行自动调节的方法，其特征在于，包括以下步骤Si，在零流速状态下测量桥顶电压V1和&边的输出节点电压V2，A/D采样并传输到微处理器中；S2，微处理器计算通过&的电流I = Y2ZRh ；S3，微处理器计算&的功率；S4,判断所述&的功率与预设零点电功率值之差是否小于预设的&的功率与零点电功率值之差的阈值；若是，则执行S5 ；若否，则执行S6 ；55保持Rtb或Rtb'的值不变；56微处理器调节数字电位器Rtb或Rtb'的阻值，并在零流速状态下实时测量&的功率，直到&的功率达到预定功率范围。
6.如权利要求5所述的对热敏流速传感器的功率进行自动调节的方法，其特征在于， 所述的步骤S3，进一步包括若采用Rtb，计算&的功率I · (V1-V2)；若采用Iitb'，计算&的功率 I · (V1-V2)-I2 · Rtb'。
7.如权利要求5所述的对热敏流速传感器的功率进行自动调节的方法，其特征在于， 还包括设定零点电功率值及&的功率与零点电功率值之差的阈值的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种热敏流速传感器温度补偿电路及方法和功率自动调节方法，涉及传感器技术领域，所述电路包括惠斯通电桥和差分放大器U1；所述惠斯通电桥的两输出节点与所述U1的一端连接，所述U1的另一端输出反馈至电桥桥顶形成闭环反馈回路；所述惠斯通电桥的一个桥臂为热敏流速传感器Rh，其相对桥臂为温度传感器Rc，所述Rh和Rc为热敏电阻；电桥另外两桥臂为固定电阻Ra和Rb，电桥还包括与Rc串联的Rtb或与Rh串联的Rtb′，用于温度补偿；所述功率自动调节方法利用微处理器U2来调节Rtb或Rtb′，能够实现热敏流速传感器零点功率的自动调节。本发明扩大了温度传感器的选用范围，同时能实现热敏流速传感器零点功率的自动调节。
文档编号G01P5/12GK102353806SQ201110173940
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者朱荣, 阙瑞义 申请人:清华大学