Принцип действия, достоинства и недостатки проволочного датчика массового расхода воздуха (ДМРВ).

Датчик состоит из нагретого провода диаметром 70 мкм, установленного в измерительной трубке, расположенной перед дроссельной заслонкой. Работа датчика массового расхода воздуха основана на принципе поддержания постоянства его температуры. Нагретый платиновый провод, расположенный в воздушном потоке, является одним из плеч резисторного моста. При этом за счет изменения силы тока, протекающей через резисторный мост, поддерживается постоянная температура (около 100⁰ С) платинового провода, обдуваемого воздушным потоком. При увеличении расхода воздуха платиновый провод остывает и его сопротивление падает. Резисторный мост становится несимметричным и возникает напряжение, подаваемое на усилитель и направленное на повышение температуры провода. Этот процесс продолжается до тех пор, пока температура и сопротивление провода не приведут к равновесию системы. Диапазон силы тока, протекающего через провод, составляет 500…1200 мкА. Этот ток так же протекает через калибровочный резистор, на котором возникает напряжение, поступающее в блок электронного управления для вычисления количества впрыскиваемого топлива. Изменение температуры воздуха компенсируется резистором, который представляет собой платиновое кольцо, имеющее сопротивление примерно 500 ОМ и расположенное в воздушном потоке. Изменение температуры воздуха одновременно изменяет сопротивление нагретого провода и термокомпесационного сопротивления платинового кольца, поэтому равновесие резисторного моста не нарушается. При эксплуатации платиновый провод неизбежно загрязняется . Для предотвращения загрязнения после выключения двигателя провод в течение 1с накаляется до температуры 1000⁰ С. При этом вся налипшая на него грязь сгорает. Этот процесс контролируется электронным блоком управления.

В стационарном режиме проволока, нагретая электрическим током, находится в тепловом равновесии со средой. При этом электрическая мощность, которая идет на нагрев проволоки, уносится конвективными потоками среды, т.е. зависит от массового расхода воздуха, обтекающего проволоку. Равенство затрачиваемой на нагрев мощности тепловым потерям (1)

I² R_w = h * A_w (T_w – T_f)

Где : I – протекающий ток;R_w - сопротивление проволоки; T_w – температура проволоки; T_f – температура среды; А_w – обтекаемая площадь проволоки; h – коэффициент теплообмена проволоки, зависящий от скорости потока воздуха.

Сопротивление проволоки R_w так же зависит от температуры, имеем (2)

R_w = R_ref [I + a(T_w – T_ref)]

Где: а – температурный коэфицент сопротивления; R_ref – величина сопротивления при калибровочной температуре; T_ref – калибровочная температура.

Если температуру Tf измерять независимо, то скорость потока для вариантов работы с постоянным током ( или напряжением ) будет функцией только температуры проволоки T_w. С другой стороны температура проволоки связана с ее сопротивлением R_w. В этих случаях скорость потока может быть определено по сопротивлению проволоки. В случае варианта постоянного тока через проволоку скорость потока определяется измерением напряжения на ней, а в случае варианта поддержания постоянного напряжения – измерением тока, протекающего через проволоку. Для варианта с поддержанием постоянной температуры проволоки, или ее постоянного перегрева, регулируя значение напряжения на проволоке ( и соответственно тока через нее), поддерживаем необходимый температурный режим, и по измеренным значениям напряжения и тока определяем скорость потока. Во всех случаях работы термоанемометра необходимо независимое измерение температуры потока Tf. Процесс теплообмена зависит от разности температур проволоки и среды. Реально существуют тепловые потери через держатели проволоки, другие виды теплообмена. Это приводит к тому, что тепловые потери зависят не только от разности температур, но и от абсолютного значения температуры среды. Поэтому практически вид зависимости напряжения на проволоке от скорости потока при питании постоянным током выглядит так, как представлено на рисунке 6.2.