DE3100428A1

DE3100428A1 - Anemometerwandler mit richtungsabhaengigem waermeverlust

Info

Publication number: DE3100428A1
Application number: DE19813100428
Authority: DE
Inventors: Robert S. 02181 Wellesley Mass. Djorup
Original assignee: GEOTEC SA; Geotec SA Geneve
Current assignee: DJORUP, ROBERT S., WELLESLEY, MASS., US
Priority date: 1980-01-10
Filing date: 1981-01-09
Publication date: 1981-12-03
Also published as: NO803952L; BE887032A; GB2067293B; US4279147A; FR2473725A1; NO155218C; GB2067293A; SE441043B; CA1120286A; FR2473725B1; NO155218B; CH638618A5; SE8100040L; DE3100428C2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft allgemein eine verbesserte Anemometerfühleinrichtung zum Bestimmen der Bewegung einer Strömungsmittelmasse, die den Wandler umgibt, oder, umgekehrt, der Bewegung des Wandlers durch das Strömungsmittel. Die Erfindung betrifft im einzelnen einen Anemometerwandler mit richtungsabhängigem Wärmeverlust zum Abtasten sowohl der Geschwindigkeit als auch der Bewegungsrichtung eines Strömungsmittels, wie beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Gases, in das der Wandler eingetaucht bzw. in dem der Wandler angeordnet ist.

Die Verwendung von Hitzedrähten oder Hitzefilmen als Anemometerwandler ist an sich bekannt. Beispiele derartiger thermischer Anemometersensoren nach dem Stande der Technik und von Schaltungen hierfür sind in den US-Patentschriften

3 138 o25, 3 333 47o, 3 352 154, 3 6o4 261, 3 9oo 819 und

4 o24 761 sowie in der US-Patentanmeldung Ser. Nr. 966 beschrieben. Mit der vorliegenden Erfindung wird eine wesentliche Verbesserung im winkelmäßigen oder azimuthalen Ansprechen des Wandlers sowie eine Verminderung der Aussteuerungsleistung, die zum Erreichen eines brauchbaren Betriebsempfindlichkeitsniveaus nötig ist, erzielt.

Wandler nach dem Stande der Technik, in denen keine sich bewegenden Teile vorgesehen sind, beinhalten charakteristischerweise einen gewissen Schwierigkeitsgrad, wenn damit ein glatter und kontinuierlicher übergang von einer Richtung zur entgegengesetzten Richtung erzielt werden soll. Die Verwendung von elektrischen "Zitter"-Signalen und von künstlicher "Schleifenumschaltung" von Seite zu Seite hat dazu beigetragen, Axialkreuzungsunregelmäßigkeiten zu vermindern. Eine weitere Verbesserung wurde durch die Verwen-

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dung eines selbstinduzierten turbulenten Wirbelstroms als ein natürlicherweise auftretendes "Zitter"-Signal in den Axialkreuzungsbereichen erzielt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Richtungsfühl-Leiterpaar verwendet, das in vorteilhafter Weise den natürlicherweise auftretenden turbulenten Wirbelstrom ausnutzt, der auftritt, wenn irgendein störender geometrischer Körper gedachterweise in einem sich bewegenden Strömungsmittel angeordnet wird. Indem die geometrische Positionierung der als Fühler verwendeten Leiter in bezug auf den erwähnten Körper in einer symmetrischen Anordnung erfolgt, wird ein aerodynamisches "Zitter"-Signal in den Richtungssensorsignalausgang für eine Strömung geringen Winkels eingeführt, d. h. eine Strömung, die nahezu parallel zu der Länge der als Fühler dienenden Leiter ist. Im Ergebnis wird ein variabler Betrag an zufälliger bzw. statistischer Turbulenz zum Ausgang des Richtungsfühl-Leiterpaars in Abhängigkeit vom Einfallswinkel und der Geschwindigkeit des auftreffenden Strömungsmittels hinzugefügt. Die geringste Turbulenz wird bei einer Strömung eingeführt, die senkrecht zur Hauptachse des Wandlers ist und in der Ebene liegt, welche die parallelen Achsen der als Fühler dienenden Leiter enthält. Eire ausgeprägte Strömung von der einen Seite oder der anderen Seite bewirkt, daß der selbsterzeugte turbulente Wirbelstrom von den Wandlerelementen fortgerissen wird. Eine Abwärtsströmung über den Träger oder eine Strömung, die eine vertikale Komponente enthält, induziert einen turbulenten Wirbelstrom über dem Fühlelement, das von der Strömungsquelle weg bzw. der Strömungsquelle abgewandt ist, wodurch weiter zum Glätten des Axialkreuzungs- bzw. -überschneidungsansprechens des Wandlers beigetragen wird.

Der Anemometerwandler mit richtungsabhängigem Wärmeverlust gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt wenigstens zwei

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gleichartige, thermisch und physisch bzw. physikalisch getrennte, elektrische Leiter. Jeder dieser elektrischen Leiter hat eine Länge, die wenigstens gleich der größten Querschnittsabmessung des Leiters ist. In einer Art der Ausführungsform der Erfindung umfaßt jeder dieser elektrischen Leiter einen hohlen, rohrförmigen, elektrisch nichtleitenden, aus feuerfestem Material bestehenden, zylindrischen, als Träger dienenden Unterlagekörper, der sich über die Länge des Leiters hinweg erstreckt, sowie einen leitfähigen, widerstandsbehafteten Film, der einen Temperaturkoeffizienten des Widerstandswerts hat, welcher ungleich Null ist, und der haftend an der äußeren Oberfläche des Unterlagekörpers befestigt ist sowie sich über die Länge des Unterlagekörpers erstreckt, und eine Gesamtschutzbeschichtung, die sich kontinuierlich über die äußere Oberfläche des leitfähigen, widerstandsbehafteten Films sowie über die gesamte Länge des leitfähigen, widerstandsbehafteten Films erstreckt. In einer anderen Art der Ausführungsform sind die elektrischen Leiter Drähte mit jeweils einem massiven oder rohrförmigen Querschnitt. Ein zylindrisches Trägerelement ist mittig zwischen den beiden widerstandsbehafteten, elektrischen Leitern und seitlich längs dieser Leiter angeordnet. Der zylindrische Träger kann gerade sein, oder er kann einen geraden Mittelabschnitt und zwei rechtwinklig dazu verlaufende Schenkel haben, die so gebogen sind, daß sich eine U-Form ergibt. Die elektrischen Leiter sind als ein Paar vorgesehen, begrenzt voneinander getrennt und parallel sowie in nächster Nähe zu dem geraden Mittelabschnitt des zylindrischen Trägerelements befestigt. Eine verbindende Überbrückungseinrichtung ist wirksam zwischen den elektrischen Leitern angeordnet, wo die Ebene, welche die parallelen, mittigen Achsen der beiden Leiter enthält, senkrecht zu der Ebene ist, welche durch die Achse des zylindrischen Trägerelements definiert ist. Die überbrückungseinrichtung verschließt den Zwischenraum zwischen den Lei-

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tern, so daß dadurch eine verbundene Strömung, die vollständig um den einen Leiter des Leiterpaars herum verläuft, unabhängig von dem anderen Leiter verhindert wird. Die beiden Leiter sind im geschützten Wind- bzw. Strömungsschatten des zylindrischen Trägerelements gehaltert. Jeder der elektrischen Leiter ist mit einer elektrischen Verbindungseinrichtung versehen, wodurch jeder elektrische Leiter mittels eines durch jeden Leiter hindurchgehenden elektrischen Stroms elektrisch erhitzt werden kann. Die elektrischen Leiter sind durch eine geeignete Befestigungseinrichtung an dem zylindrischen Trägerteil befestigt. Eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung kann ein zweites, gleichartiges, zylindrisches Trägerteil aufweisen, das mittig zwischen den beiden elektrischen Leitern und seitlich entlang denselben angeordnet ist, und das sich auf der Seite der beiden elektrischen Leiter befindet, die entgegengesetzt dem ersten zylindrischen Trägerteil ist, sowie parallel zu letzterem verläuft.

Mit der vorliegenden Erfindung wird weiterhin dadurch eine Verbesserung erzielt, daß ein einzelner Differentialverstärker zum Erzeugen und Abgeben des zusammengesetzten Geschwindigkeits- und Richtungssignals von dem elektrischen Leiterpaar verwendet wird, wenn die beiden Leiter dieses Leit,e~oaars zusammen mit zwei Bezugswiderständen zu einer vierarmigen Wheatstone-Brücke zusammengeschaltet sind. Diese Schaltung erbringt die größte Genauigkeit der Anzeige und bildet eine Einrichtung zum elektrischen Kombinieren der Hauptströmungssignale des auftreffenden Strömungsmittelflusses mit den durch den Träger induzierten Turbulenzsignalen, wodurch eine Glättung des azimuthalen Ansprechens des Wandlers unterstützt wird.

Die Erfindung sei nachstehend anhand einiger, besonders bevorzugter Ausführungsformen, die die beste Art der Ausfüh-

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rung der Erfindung darstellen, unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 der Zeichnung näher erläutert; es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen, die zur Erzielung der vorerwähnten Ergebnisse näher durchgerechnet worden sind, beschränkt ist, sondern daß verschiedenste Abwandlungen, Variationen und Änderungen möglich sind; in den Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine-perspektivische Ansicht eines Anemometerwandlers mit richtungsabhängigem Wärmeverlust, der gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 2 eine Aufriß-Schnittansicht des Aufbaus des Anemometerwandlers mit richtungsabhängigem Wärmeverlust, wie er in Fig. 1 veranschaulicht ist, und zwar in einem Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1, sowie in Richtung der Pfeile gesehen;

Fig. 3 ein vereinfachtes, schematisches elektrisches Schaltbild, welches die Aussteuerungs- und Anzeigeeinrichtung für einen Zweifühlelementwandler der in Fig. 1 gezeigten Art veranschaulicht;

Fig. 4 eine Aufriß-Schnittansicht, die der Fig. 2 entspricht und eine zweite Ausführungsform zeigt, in der die beiden Fühleletnente Drähte anstatt Filme sind; und

Fig. 5 eine Aufriß-Schnittansicht, die der Fig. 3 entspricht und eine dritte Ausführungsform zeigt, in der ein zweites Trägerteil gegenüber dem ersten Trägerteil angebracht ist.

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Es sei nun auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen, und zwar zunächst insbesondere auf Fig. 1, in der mit 1o allgemein ein Anemometerwandler mit rxchtungsabhängigem Wärmeverlust bezeichnet ist, der gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Der Wandler 1o besitzt zwei zylindrische, parallele Fühlelemente oder -teile, die allgemein mit den Bezugszeichen 11a und 11b bezeichnet und Widerstandsfühlelemente sind, deren Längen wesentlich größer als ihre Durchmesser sind. Typischer- bzw. vorzugsweise können die Fühlelemente bzw. -teile 11a und 11b einen Außendurchmesser von o,6 mm und eine Gesamtlänge von 25 mm haben, so daß sie in diesem Fall ein Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis von fast 42 : 1 besitzen. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, sind die Fühlelemente 11a und 11b physisch bzw. physikalisch voneinander getrennt, und sie sind entlang ihrer Länge mittels eines Klebstoffs oder einer anderen überbrückungseinrichtung 12 miteinander zusammengefügt oder verbunden. Die Fühlelemente 11a und 11b sind in ihrem Aufbau gleichartig, und sie sind thermisch getrennt.

Die beiden ein Paar bildenden Fühlelemente 11a und 11b sind unter einem zylindrischen Trägerteil, das allgemein mit bezeichnet ist, sowie parallel zu demselben befestigt. Das Ff'-lelementenpaar 11a und 11b ist an dem zylindrischen Trägertt^;1 15 entweder durch Klebstoff oder eine mechanische Vorrichtung 12a und 12b befestigt, so daß die geometrische Beziehung zwischen dem Trägerteil 15 und den Fühlelementen 11a und 11b während aller Betriebszustände aufrechter- bzw. beibehalten wird. Es kann ein semiflexibler Klebstoff, wie beispielsweise "RTV" (ein Warenzeichen) Silikongummi bzw. -kautschuk, ein Klebstoff Nr. 732, der von der Firma Dow-Corning vertrieben wird , oder ein nichtbrüchiges Epoxyharz verwendet werden, oder es kann eine geformte Metall- oder Kunststoff verbindung angewandt werden, welche die Fühlelemente 11a und 11b fest an dem Träger 15 verankert und befestigt.

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Die Körper der Fühlelemente 11a und 11b haben jeweils elektrische Verbindungseinrichtungen 13a und 13b und elektrische Verbindungsdrähte bzw. -leitungen 17a bzw. 17b an ihrem einen Ende sowie entsprechende Verbindungseinrichtungen 14a bzw. 14b und Verbindungsdrähte bzw. -leitungen 16a bzw. 16b an ihrem anderen Ende.

Das Trägerteil 15 ist als starrer, U-förmiger Draht dargestellt, der aus plattiertem Stahl, rostfreiem Stahl oder zylindrischem Material hergestellt sein kann. Das Tr.ägerteil 15 weist einen mittigen, zylindrischen Körperteil 15a und zwei damit einstückige Endbefestigungsteile 15b und 15c auf. Die Endbefestigungsteile 15b und 15c sind senkrecht zum mittigen Teil 15a angeordnet. Die Endbefestigungsteile 15b und 15c halten den Wandler 1o in einer Betriebsposition. Die Körper der Fühlelemente 11a und 11b sind gleichförmig mit einem Widerstandsfilm bedeckt, und die Verbindungseinrichtungen 13a, 13b, 14a und 14b sind aus gleichartigem Material hergestellt, damit Thermoelement-Verbindungseffekte vermieden werden und dadurch dazu beigetragen wird, das niedrigstmögliche elektrische Eigenrauschniveau des Wandlers zu erzielen. Die zur Verbindung dienenden Leitungsdrähte 16a, 16b, 17a und 17b sind auch aus einem Material hergestellt, das dem für die Verbindungseinrichtungen verwendeten Material 13a, 13b, 14a und 14b gleichartig ist, damit auch das größte Signal-zu-Rauschen-Nutzeffektverhältnis erzielt wird, so daß auf diese Weise der größtmögliche dynamische Betriebsbereich ermöglicht wird. Das üblicher- bzw. vorzugsweise verwendete Material ist spannungsfrei geglühtes Platinmetall, obwohl auch andere Materialien, wie beispielsweise Nickel, verwendet werden können. Alternative Materialien, die für die Fühlelemente 11a und 11b verwendet werden können, sind in der US-Patentschrift 3 352 154 beschrieben.

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Die Fig. 2 veranschaulicht einen typischen bzw. bevorzugten Querschnitt für einen Anemometerwandler 1 ο mit richtungsabhängigem Wärmeverlust des in Fig. 1 gezeigten Aufbaus. Die Relativabmessungen der Teile des Wandlers 1o ergeben sich aus der Tatsache, daß der Querschnitt des mittigen Teils 15a des Trägerteils in einem solchen Maßstab hergestellt ist, daß sein Durchmesser, wie gezeigt, ungefähr 1,6 bis 1,8 mm beträgt. Wie die Fig. 2 zeigt, sind die beiden Fühlelemente 11a und 11b axial entlang dem mittigen Teil 15a des starren Trägerteils gehaltert, das aus Stahl, plattiertem Stahl, rostfreiem Stahl, Kunststoff oder anderem starrem Material hergestellt sein kann, welches so geformt ist, wie in Fig. 1 gezeigt, so daß sich dadurch eine Einrichtung zum mechanischen Befestigen und Haltern des Wandlers 1o ergibt. Das Trägerteil 15 bildet außerdem eine Einrichtung zum hydro- bzw. aerodynamischen Stören bzw. Beunruhigen der Endströmung längs den Fühlelementen 11a und 11b, die direkt innerhalb der U-Form des Trägerteils 15 und parallel zu dem langen, geraden, mittigen Abschnitt oder der Querstange 15a montiert sind. Ein typischer bzw. bevorzugter Durchmesser des Querschnitts des Trägerteils beträgt das 2- oder 3- oder Mehrfache desjenigen der Fühlelemente bzw. -teile 11a und 11b, und in de^ in den Fig. 1 und 2 gezeigten Konfiguration ist der Du^cI -nesser der Fühlelemente 11a und 11b etwa o,6 mm. Der Betrieb jedes Leiters des Richtungsfühlleiterpaars 11a und 11b ist gleichartig, wenn sich die einfallende Strömung innerhalb der durch die Achse 21 der U-Form des Trägerteils 15 definierten Ebene befindet, die nach der Darstellung der Fig. 2 eine Vertikalebene ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt, besteht das Fühlelement 11a aus einem elektrisch nichtleitenden, hohlen, rohrförmigen, nichtporösen, dichten zylindrischen Unterlagekörper 18a aus feuerfestem, reinem Aluminiumoxid, auf dessen Oberflä-

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ehe ein dünner Film oder eine Beschichtung aus Platinmetall 19a durch Brennen, Sintern oder ein anderes Ablagerungsmittel bzw. -verfahren gleichförmig abgelagert ist. Der als Unterlage dienende Trägerkörper 18a kann auch aus anderen geeigneten Materialien hergestellt sein, die elektrisch nichtleitend sind, wie beispielsweise aus Aluminiumsilikat oder eloxiertem bzw. anodisch oxidiertem Aluminium und anderen Keramikmaterialien. Wenn ein Niedrigtemperatur- oder Raumtemperatur-Ablagerungsverfahren angewandt wird, kann auch eine rohrförmige Kunststoffunterlage verwendet werden. Die Beschichtung 19a besitzt eine weitere Schicht 2oa aus geschmolzenem Siliciumdioxid, Glas, Aluminiumoxid, "TEFLON" (ein Warenzeichen) bzw. Polytetrafluoräthylen oder anderem schützendem Beschichtungsmaterial, das dem Metallfilm 17a Abriebfestigkeit und Schutz vor Abnutzung verleiht. Typische bzw. bevorzugte Abmessungen des Unterlagekörpers 18a sind ein Zylinderdurchmesser von o,6 mm bei einem Bohrungsdurchmesser von o,3 mm und einer Länge von etwa 25 oder 3o mm. Die Dicke des Metalls 19a ist typischer- bzw. vorzugsweise in der Größenordnung von 2 bis 1o μ, und sie kann entsprechend dem speziellen Beschichtungsverfahren, das angewandt wird, variieren. Das Fühlelement 11b ist in der gleichen Weise wie das Fühlelement 11a aufgebaut, und für dessen entsprechende Teile sind die gleichen Bezugszeichen, jedoch ergänzt durch den Buchstaben "b" verwendet worden.

Eine ins einzelne gehende Erörterung des Filmmaterials sowie der Filmaufbautechniken und -verfahren ist auf den Seiten 358 bis 365 des Buchs, dessen Titel in deutscher Übersetzung lautet "Widerstandstemperaturwandler" ("Resistance Temperature Transducers") von Virgil A. Sandborn von der Colorado State University enthalten, das 1972 von der Metrology Press, Fort Collins, Colorado, USA herausgegeben wurde.

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Wie man am besten aus Fig. 2 ersieht, wird eine Querströmung zwischen den Fühlelementen 11a und 11b durch Verwendung der Verbindungsbrücke 12 verhindert. Das Material für die Brücke 12 kann ein flexibles, wärmeisolierendes Klebstoffmaterial sein, wie beispielsweise Silikonfirnis der Firma Dow-Corning oder der Silikongummi- bzw. -kautschukklebstoff Nr. 732 dieser Firma, und dieses Material dient dazu, den Spalt zwischen den Fühlelementen 11a und 11b zu überbrücken. Es können auch "TEFLON" (ein Warenzeichen) Silikonharz oder andere Uberbrückungsmaterialien niedriger Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. Wenn Materialien hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, kann die Richtungsempfindlichkeit wesentlich vermindert werden.

Wie die Fig. 2 zeigt, halbiert die Achse 21 des mittigen Trägerteils 15a den Winkel φ zwischen den Fühlelementachsen 22a und 22b. Der Winkel θ sollte groß genug sein, um zu verhindern, daß das Fühlelement 11a in Kontakt mit dem Fühlelement 11b kommt, und er sollte 6o bis 7o° nicht überschreiten, damit verhindert wird, daß die Fühlelemente 11a und 11b innerhalb des Staubereichs des mittigen Trägers 15a zu liegen kommen, wenn er mittels einer Strömung belüftet bzw. angeströmt wird, die innerhalb der Ebene liegt, welche durch die parallelen Achsen der Fühlelemente ;ⁱa und 11b definiert ist. Für die dargestellten Proportionen, gemäß denen der Durchmesser des mittigen Trägerteils 15a etwa das 3-fache des Durchmessers der Fühlelemente 11a und 11b beträgt, ist ein brauchbarer Wert für θ etwa 25 bis 3o°. Ein optimaler Nutzeffekt wird realisiert, wenn φ ein spitzer Winkel ist. Typischer- bzw. vorzugsweise beträgt der Durchmesser des mittigen Trägerteils 15a das 2-bis 4-fache des Durchmessers der einzelnen Fühlelemente 11a und 11b, damit eine entsprechende strukturelle Steifigkeit erzielt und ein merklicher turbulenter Wirbelstrom erzeugt wird, der über die Fühlelemente 11a und 11b hinweggeht, wenn

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eine Strömungsmittelströmung über den mittigen Trägerteil 15a hinweg gegen die Fühlelemente 11a und 11b verläuft. Die geometrische Beziehung des Trägers bezüglich der Fühlelemente 11a und 11b wird durch die Verwendung eines Klebstoffs oder einer mechanischen Befestigung aufrechterhalten und dieser Klebstoff oder diese mechanische Befestigung kann an dem Ende des Fühlelements 11a und 11b oder an den Leitungsdrähten 16a und 16b in der Nähe ihrer Befestigungsstelle an den Fühlelementen 11a und 11b, wie bei 12a und 12b angeordnet sein. Die Darstellung der Fig. 2 zeigt eine Befestigung durch Klebstoff, wie man sie beispielsweise unter Verwendung von "RTV"-Silikongummi- bzw. -kautschukklebstoff oder dem Klebstoff Nr. 732 der Firma Dow-Corning beispielsweise erzielen kann.

Typischer- bzw. vorzugsweise liegt der Widerstandswert der Platinfilme 19a und 19b bei einem Wandler 1o des oben angegebenen Maßstabs bzw. der oben angegebenen Abmessungen bzw. Abmessungsverhältnisse bei Raumtemperatur im Widerstandsbereich von 2 Ohm bis 6 Ohm. Der optimale Filmwiderstand läßt sich am besten durch die Kenndaten der zugehörigen elektronischen Steuer- bzw. Regeleinrichtung bestimmen, die zum Aussteuern bzw. Betreiben des Wandlers 1o verwendet wird,und solche Faktoren, wie die verfügbare Stromversorgungsquelle, die Arten der verwendeten Verstärker, das ausgewählte Betriebsverfahren, das Arbeitsströmungsmittel und dergl., liegen alle innerhalb der Kontrolle desjenigen, der das Instrument auslegt bzw. in seinen wesentlichen Daten festlegt.

Ein großes Verhältnis der Länge des Fühlelements 11a und 11b zum Durchmesser des Elements ergibt eine Winkelempfindlichkeit für Luftströmung oder Fluidströmung, wenn sich der Strömungsvektor von der Normalströmung, die senkrecht zu den zylindrischen Achsen der Fühlelemente 11a und 11b ist,

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weg bewegt. Ein Richtungsfühlen wird durch die Fühlelemente 11a und 11b erzielt, wenn die eintreffende Strömung um 36o° in der Ebene variiert, welche durch die parallelen Achsen der Fühlelemente 11a und 11b definiert ist bzw. innerhalb dieser parallelen Achsen liegt. Die Ermittlung des Vorzeichens der Richtung kann durch eine elektrische Messung der Änderung der Relativwiderstandswerte jedes Fühlelements 11a und 11b bestimmt werden, wenn diese Relativwiderstandswerte in einer abgeglichenen Brückenschaltung miteinander verglichen werden. Die Strömungsmittelgeschwindigkeit wird durch die Messung der Größe des Differentialsignals bestimmt, das angenähert der vierten VJurzel der Geschwindigkeitszunahme folgt.

Die Fig. 3 veranschaulicht ein vereinfachtes schematisches Schaltbild einer elektrischen Aussteuerungs- und Anzeigeschaltung, die zum Betreiben des anhand der Fig. 1 beschriebenen Zweielementwandlers verwendet werden kann. Diese Schaltung liefert sowohl ein Geschwindigkeits- als auch ein Richtungssignal von dem betriebenen Wandler in Form eines zusammengesetzten einzigen Ausgangssignals. Die beiden Fühlelemente 11a und 11b sind nach der Darstellung als zwei Arme einer vierarmigen Wheatstone-Brücke geschaltet, die außerdem von Widerständen 23 und 24 gebildet wird. Die Widerstände 23 urd 24 werden dazu verwendet, die Brücke abzugleichen, wenn sich das Strömungsmittelmedium, das den Wandler umgibt, in Ruhe befindet oder die Geschwindigkeit Null hat. Die Aussteuerung der Brücke der Fig. 3 erfolgt über Verbindungen 25 und 26, während der Brückenabgleich zwischen den Stellen 27 und 28 ermittelt und mittels eines Differentialverstärkers 29 verstärkt wird, so daß man ein Signal 3o erhält, das ein Maß des Grads des Nichtabgeglichenseins der Richtungsbrücke ist. Das Signal 3o zeigt ein Nichtabgeglichensein an, indem es entweder in positive oder negative Polarität schwingt, wenn das eine oder das andere der beiden

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Fühlelemente 11a oder 11b durch Auftreffen eines Strömungsmittelflusses mit einer größeren Geschwindigkeit belüftet bzw. angeströmt wird. Das leewärtige oder "windabwärtige" Element "sieht" eine geringere Strömungsgeschwindigkeit wegen der Blockierung, die durch das andere oder "windaufwärtige" Element verursacht wird. Die Größe des sich ergebenden Differentialausgangssignals 3o ist ein direktes Maß der Geschwindigkeit. Die Widerstände 31 und 33 sind die Eingangswiderstände zum Verstärker 29, und die Widerstände 32 und 34 sind-Rückkopplungswiderstände. Die differentielle Verstärkung wird durch das Verhältnis der jeweiligen Rückkopplungswiderstände 32 und 34 zu den Eingangsverstärkern 31 und 33 eingestellt. Ein typischer bzw. bevorzugter Verstärkungsfaktor des Verstärkers liegt im Bereich von 2o oder 25 für Luftströmung, die einem vollen Skalenausschlag entspricht, beispielsweise 2o m/sec. Die von den Widerständen 23 und 24 zusammen mit den beiden Fühlelementen 11a und 11b gebildete Brücke kann elektrisch als ein einziger Widerstand betrachtet werden, der seinerseits ein Arm einer zweiten Wheatstone-Brücke wird, die von einem Hochlastwiderstand 35 in Reihe mit der ersten Wheatstone-Brücke oder der Richtungsbrücke gebildet wird, und von Widerständen 36 und 37, die dazu benutzt werden, die zweite Brücke auf einem Betriebspunkt abzugleichen, der durch die Werte der Widerstände 36 und 37 bestimmt wird. Jeder Widerstand 36 oder 37 kann zum Zeitpunkt des Dimensionierens der Brücke verändert werden, oder es kann ein Potentiometer oder ein veränderbarer Widerstand für den einen oder den anderen dieser beiden Widerstände verwendet werden. Es ist jedoch nicht zu bevorzugen, Potentiometer für beide Widerstände zu verwenden. Das ermöglicht der Bedienungsperson die Auswahl des Betriebspunkts, des Leistungsniveaus und der Instrumentenempfindlichkeit. Der Verstärker 38 ist ein Differentialverstärker mit hohem Verstärkungsfaktor, der ein hohes Stromausgangssignal hat, das in der Weise einer geschlosse-

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nen Schleife an der Stelle 39 zur Brücke zurückgekoppelt wird. Das Eingangssignal für den Verstärker 38 wird an den Stellen 26 und 4o an der Brücke abgenommen, und es muß auf ein Inphasebringen geachtet werden, damit sichergestellt wird, daß eine negative Rückkopplung bzw. Gegenkopplung angewandt wird.

Die Fühlelemente 11a und 11b wirken zusammen mit den Widerständen 23 und 24 für den Verstärker 38 als eine einzige Widerstandsquelle, die für jede Veränderung ihrer Bestandteile empfindlich ist. Die Fühlelemente 11a und 11b sind tatsächlich Widerstände, deren Temperaturkoeffizient nicht Null ist und die einer Selbsterhitzung unterworfen sind, und wenn Platinmetall für den Film verwendet wird, dann hat ihr Temperaturkoeffizient einen hohen positiven Wert. Diese Tatsache ermöglicht es, die Werte der Widerstände 36 und 37 so einzustellen, daß die für den Brückenabgleich erforderlichen Brückenabgleichwiderstandswerte gegeben sind, wenn der gesamte Serien-Parallel-Widerstandswert der Richtungsbrücke, genommen als ein einziger Äquivalentwiderstandswert, zusammen mit dem Hochlastwiderstand 35 beide einen Abgleich gegen die Widerstände 36 und 37 bilden, indem man die gleichen Widerstandswertverhältnisse auf jeder Seite der Brücke hat. Die aktive Seite besteht aus dem Wide-.;⁴-and 35 zusammen mit der Richtungsbrücke, den Widerständen 11a und 11b zusammen mit den Widerständen 23 und 24. Die Bezugsseite der rück- bzw. gegenkopplungsgesteuerten Brücke besteht aus den Widerständen 36 und 37.

Wenn die Fühlelemente 11a und 11b kalt oder nicht in Betrieb sind, dann ist ihr Widerstand niedriger als ihr Betriebswert, und beim Steuern ihres Betriebswerts durch das Einstellen des Bezugswiderstandswertverhältnisses können die Erhitzungswiderstandswerte, die zum Selbstabgleich der Brücke erforderlich sind, ausgewählt werden, was alles

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mittels der Gegenkopplung bzw. negativen Rückkopplung durch den Verstärker 38 zurück zur Brücke zur Stelle 39 gesteuert wird. Die Rückkopplungsschleife arbeitet dahingehend, daß sie den Strom durch die Gesamtbrückenkombination automatisch einstellt, bis der Widerstandswert der Fühlelemente 11a und 11b den Widerstandswert erreicht, durch den die Brücke abgeglichen wird. Am Ausgang des Verstärkers 38 muß eine kleine Gegen- bzw. Verschiebespannung vorhanden sein, wenn die Schaltung zunächst eingeschaltet wird und die Fühlelemente 11a und 11b auf Umgebungstemperatur sind, so daß der kleine Brückenstrom/ der infolge der Gegen- bzw. Verschiebespannung fließt, ausreicht, ein kleines Fehlersignal zwischen den Stellen 26 und 4o hervorzubringen, wodurch es der Schaltung ermöglicht wird, sich selbst in einen Betriebszustand einzuschalten. Die vorbeschriebene Betriebsweise wurde als ein Konstanttemperatur- (Konstantwiderstandswert-) -Verfahren eines Hitzefilmanemometer- oder Hitzedrahtanemometerbetriebs beschrieben.

Der Widerstand 37 kann ein temperaturempfindlicher Widerstand sein, der physisch so angeordnet ist, daß er der Strömungsmittelumgebungstemperatur ausgesetzt ist. Wenn der Temperaturkoeffizient des Widerstandswerts des Widerstands 37 in angemessener Weise ausgewählt ist, kann das Brückenbetriebsniveau automatisch so eingestellt werden, daß es der Umgebungstemperatur folgt, so daß dadurch die Fühlelemente 11a und 11b mit einem konstanten Temperaturunterschied über der abgetasteten Umgebungstemperatur arbeiten. Durch diese Betriebsweise kann eine konstante Strömungsmittelgeschwindigkeitsempfindlichkeit unabhängig von Änderungen der Umgebungstemperatur erzielt werden.

In einer typischen bzw. bevorzugten Schaltung ist der Widerstandswert jedes der Fühlelemente 11a und 11b bei Raumtemperatur 3,3 Ohm. Es müssen die üblichen Vorkehrungen

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beachtet werden, wenn Widerstände mit hohem Temperaturkoeffizienten bei einer speziellen Temperatur gemessen werden, so daß die Meßgenauigkeit gewahrt bleibt. Dor Hochlastwiderstand 35 beträgt vorzugsweise 2 Ohm, und er hat einen niedrigen Temperaturkoeffizienten des Widerstandswerts sowie eine adäquate physische Abmessung, so daß eine Selbsterhitzung bei sich ändernden Stromniveaus keine nennenswerte Änderung seines Nennwiderstandswerts bewirkt. Es muß beachtet werden, daß der volle Fühlelementbetriebsstrom durch den Widerstand 35 hindurchgeht. Bei dem Wandler 1o der Fig. 1 und 2, der in dem Maßstab bzw. den Abmessungen gebaut ist, wie sie durch die Beispiele angegeben worden sind, können die typischen Null-Geschwindigkeitsstromniveaus im Bereich von o,1 Ampere liegen, und bei maximaler Strömung können sich die Stromniveaus in einem Extremfall 1 Ampere nähern. Der Widerstand 36 hat beispielsweise 499 Ohm und kann ein Präzisionsfilm- oder Präzisionsdrahtwickelwiderstand sein. Bevorzugte Werte der Widerstände 23 und sind je 1o ooo bis 3o ooo Ohm, so daß eine unnötige Belastung der Fühlelemente 11a und 11b vermieden wird, und die Widerstände 23 und 24 sind sorgfältig angepaßt, so daß die Potentiale an den Stellen 27 und 28 bei Nullströmungsmittelströmungszustand eng übereinstimmen,wodurch ein zu Null gedachtes Eingangssignal am Verstärker 29 erzielt wird, der e \n Null-Ausgangssignal an der Stelle 3o bei Nullströmungsmittelströmung erzeugt. Ein Wert des Widerstands 37 von etwa 2245 Ohm bewirkt, daß der Gesamtwiderstandswert der Richtungsbrücke auf 9 Ohm ansteigt, wodurch die Brücke abgeglichen wird. Die sich ergebende Oberflächentemperatur der Fühlelemente 11a und 11b liegt im Bereich von 125 bis 135°C.

Der Ausgang 3o ist bipolar und zeigt an, welches Fühlelement, 11a oder 11b, dem auftreffenden Strömungsmittelfluß zugewandt ist. Das der Strömung zugewandte Fühlelement wird

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auf einen niedrigeren Widerstandswert abgekühlt als das Fühlelement, das von der Strömung weg liegt und weniger gekühlt wird sowie in seinem Widerstandswert zunimmt, während der gesamte Reihenwiderstandswert konstant bleibt. Die Größe des Ausgangssignals 3o ist nichtlinear mit Bezug auf die Strömungsmittelgeschwindigkeit der einfallenden Strömung, und es gibt den Betrag an Wärme an, die an die Strömungsmasse des Strömungsmittelstroms abgegeben wird.

Die Verstärker .29 und 38 können Operationsverstärker in integrierter Schaltungsweise sein, die von einer positiven und negativen Spannungsquelle mit 12 oder 15 Volt betrieben werden. Ein Betrieb mit 15 Volt ermöglicht es, Signalausschläge von wenigstens 1o Volt am Ausgang 3o zu erzeugen. Wenn zwei oder mehr gleichartige Brückenschaltungen gemäß Fiq. 3 angewandt werden, muß bei. einer Anordnung von zwo! oder mehr Wandlern eine angemessene Masiso- und Sti omversorgungsschaltungsverdrahtung vorgesehen werden, um eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung zwischen den Wandlern und eine daraus folgende Störung bzw. Fehlerhaftigkeit eines korrekten Betriebs zu vermeiden. Die Verstärker 29 und 38 können auch von der Art sein, bei denen nur ein einziges Stromversorgungspotential, wie beispielsweise 15 oder 2o Volt, angewandt wird. In diesem Falle kann der + Eingang des Verstärkers 29 in der positiven Richtung vorgespannt sein, so daß dadurch der Null-Zustand für Nullströmungsmitte Istrom am Ausgang 3o auf einen vorgewählten positiven Wert verlagert wird.

Die Fig. 4 veranschaulicht einen Querschnitt eines abgewandelten Zweielementwandlers, der allgemein mit 1oa bezeichnet und in gleicher Weise wie der Wandler 1o der Fig. 1 und 2 aufgebaut ist, jedoch mit der Ausnahme, daß Drahtfühlelemente 51a und 51b anstelle der Filmfühlelemente 11a und 11b vorgesehen sind. An den Fühldrähten 51a bzw. 51b

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sind Leitungsdrähte 52a und 52b befestigt, und zwar an jedem Ende dieser Fühldrähte sowie durch irgendein geeignetes Mittel bzw. Verfahren, wie beispielsweise durch Schmelzschweißen, Kondensatorentladungsschweißen oder Hartlöten. Es kann ein Leitungsdraht größeren Durchmessers verwendet werden, um die Wirkung des Leitungsdrahtreihenwiderstands auf den Wandlerbetrieb zu vermindern. Im übrigen sind die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 zur Bezeichnung der verschiedenen Teile des Wandlers 1oa, welche die gleichen wie diejenigen des Wandlers 1o sind, verwendet worden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Verwendung von Drahtfühlelementen eine sehr wesentliche Gesamtverminderung der Wandlerabmessungen ermöglichen kann. Solange des Trägerteil 15 genügende mechanische Integrität hat, die Wandleranordnung zu halten bzw. zu tragen, kann es dazu verwendet werden, die beiden Fühlelemente 51a und 51b bezüglich einander zu positionieren. Wegen der derzeit erhältlichen Drahtabmessungen und der Mikroherstellungstechniken können praktisch Wandler kleiner und kleinster Abmessungen hergestellt werden, deren Abmessungen sich denjenigen eines Stecknadelkopfs nähern. Wenn solche kleinen Wandler hergestellt werden, können die Klebstoff- und Haltematerialien, die verwendet werden, geschmolzenes Quarz oder Glas sein.

Die Fj. 7. 5 veranschaulicht einen Querschnitt eines abgewandelten Zweielementwandlers 1ob, der in gleicher Weise wie der Wandler 1o der Fig. 1 und 2 aufgebaut ist, jedoch mit der Ausnahme, daß ein zweites Trägerteil 53 gegenüber dem ersten Trägerteil 15 angebracht ist. Die Trägerteile 15 und 53 sind an einem oder beiden Enden durch geeignete Befestigungsvorrichtungen bzw. -mittel 12b bzw. 12b¹ mit den Fühlelementen 11a und 11b verbunden. Wie dargestellt, kann der Wandler 1ob ein einendiger Wandler sein, d. h., daß er als Freiträger aufgebaut ist, oder ein doppelendiger Wandler, dessen Aufbau gleichartig ist wie derjenige

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des Wandlers 1o der Fig. 1. Ein Freiträger- bzw. Auslegeraufbau ist besonders brauchbar, wenn ein Wandler gewünscht wird, der sowohl die Geschwindigkeit als auch das Vorzeichen der Richtung in Anwendungsfällen bei einer Rohrleitung oder einem Tunnel fühlt. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse mit symmetrischer Empfindlichkeit des Ansprechens auf Strömung aus jedem Winkel sollten die Trägerteile 15 und 53 die gleichen Abmessungen haben und spiegelbildlich zueinander angeordnet sein. Ein einseitiger Betrieb mit abgelenkter Strömung kann dadurch realisiert werden, daß das Trägerteil 15 eine andere Abmessung und einen anderen Abstand als das Trägerteil 53 von den Fühlelementen 11a und 11b hat. In dem Fall, in dem die Fühlelemente 11a und 11b einendig sind oder nach Art eines Freiträgers oder Auslegers an einem Ende befestigt sind, kann das Trägerteil 53 eine Verlängerung des Trägerteils 15 sein, das als solches selbst um 18o nach rückwärts umgebogen ist, und zwar unter genügendem Zwischenraum zwischen den Trägerteilen bzw. zwischen den beiden Verläufen des umgebogenen Trägerteils für die Anordnung der Fühlelemente 11a und 11b.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind die verschiedensten Änderungen, Weglassungen und Ersetzungen im Rahmen der Erfindung möglich.

Hinsichtlich der industriellen Anwendbarkeit sei insbesondere darauf hingewiesen, daß der Anemometerwandler mit richtungsabhängigem Wärmeverlust nach der vorliegenden Erfindung für die Verwendung in den verschiedensten Arten von kommerziellen Einrichtungen zur Bestimmung der Geschwindigkeit, der Massenströmung und der Bewegungsrichtung relativ zu einem Strömungsmittel, in welches der Wandler eingetaucht ist, geeignet ist. Beispielsweise kann der

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Wandler nach der vorliegenden Erfindung in langen Straßentunneln dazu verwendet werden, die Luftgeschwindigkeit durch den Tunnel wie auch die Richtung der Luftströmung zu bestimmen.

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Leerseite

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. K: WErcK»iVvNN, Difi;.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber 8000 MÜNCHEN 86, DEN Q U- 4nn* POSTFACH 860 820 · . ' *"*' MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22 SP/BR GEOTEC S.A. 36, rue de Saint-Jean Genf, Schweiz Anemometerwandler mit richtungsabhängigem Wärmeverlust Patentansprüche

1., Anemometerwandler mit richtungsabhangigem Wärmeverlust, gekennzeichnet durch

(a) wenigstens zwei gleichartige, thermisch und physisch bzw. physikalisch getrennte, zylindrische, widerstandsbehaftete elektrische Leiter (19a, b; 51a, b);

(b) jeder der Leiter (19a, b; 51a, b) hat eine Länge, die wenigstens gleich der größten Querschnittsabmessung des Leiters (19a, b; 51a, b) ist;

(c) ein zylindrisches Trägerteil (15), das mittig zwischen und seitlich ljngs den beiden widerstandsbehafteten, elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) angeordnet ist;

(d) das zylindrische Trägerteil (15) hat einen geraden.

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mittigen Teil (15a) und einen Befestigungsteil (15b, c) an wenigstens einem Ende des mittigen Teils (15a);

(e) die elektrischen Leiter (19a, b; 51a, b) sind als ein paralleles, begrenzt getrenntes Paar angeordnet sowie parallel zu dem geraden, mittigen Teil (15a) des zylindrischen Trägerteils (15) und in enger Nähe zu demselben befestigt;

(f) der gerade, mittige Teil (15a) des zylindrischen Trägerteils (15) ist so angeordnet, daß eine Ebene, welche die parallelen mittigen Achsen der beiden widerstandsbehafteten elektrischen Leiter (19a, b; 51a, b) enthält, im Abstand von dem mittigen Teil (15a) des zylindrischen Trägerteils (15) verläuft und senkrecht zu einer Ebene ist, welche die mittige Achse des geraden mittigen Teils (15a) des zylindrischen Trägerteils (15) enthält und zwischen den beiden widerstandsbehafteten elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) angeordnet ist; wobei die axialen Mitten des zylindrischen Trägers (15) und der widerstandsbehafteten elektrischen Leiter (19a, b; 51a, b) einen spitzen Winkel (Θ) zwischen Mittellinien (22a, b) definieren, die durch jeden der widerstandsbehafteten elektrischen Leiter (19a, b; 51a, b) und den zylindrischen Träger (15) hindurchgehen, und zwar bezogen auf die Querschnittsansicht;

(g) eine wärmeisolierende, verbindende Überbrückungseinrichtung (12), die wirksam zwischen den beiden widerstandsbehafteten elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) angeordnet ist und den Zwischenraum zwischen diesen widerstandsbehafteten elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) schließt, so daß dadurch eine Strömung verhindert wird, die vollständig um einen der Leiter der beiden widerstandsbehafteten elektrischen Leiter (19a, b) unabhängig von dem anderen Leiter herumgeht;

(h) die beiden widerstandsbehafteten elektrischen Leiter (19a, b; 51a, b) sind in der geschützten Lee bzw. in

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dem geschützten Windschatten des geraden, mittigen Teils (15a) des Trägerteils (15) durch Befestigungseinrichtungen (12a, b) an dem Trägerteil (15) gehaltert; und
(i) jeder der widerstandsbehafteten elektrischen Leiter (19a, b; 51a, b) ist mit einer elektrischen Verbindungseinrichtung (16a, b, 17a, b) versehen, durch welche jeder widerstandsbehaftete elektrische Leiter (19a, b; 51a, b) mittels eines elektrischen Stroms, der durch jeden Leiter (19a, b; 51a, b) hindurchgeht, elektrisch erhitzbar ist.

2. Anemometerwandler mit richtungsabhängigem Wärmeverlust nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden widerstandsbehafteten elektrischen Leiter Drähte (51a, b) mit massivem Querschnitt sind.

3. Anemometerwandler mit richtungsabhängigem Wärmeverlust nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, duß joder der wider.stctndr.bfhaf trten elektrischen Leiter einen hohlen, rohrförmigen, elektrisch nichtleitenden, aus feuerfestem Material bestehenden, einen Träger bildenden Unterlagekörper (18a, b) aufweist, der sich über die Länge des Leiters (19a, b) erstreckt; sowie einen lex,fähigen, widerstandsbehafteten Film (19a, b), der einen Temper<_turkoeffizienten des Widerstandswerts hat, welcher nicht Null ist und der haftend an der äußeren Oberfläche des Unterlagekörpers (18a, b) befestigt ist sowie sich über die Länge des Unterlagekörpers (18a, b) erstreckt; und eine Gesamtschutzbeschichtung (2oa, b), die sich kontinuierlich über die äußere Oberfläche des leitfähigen, widerstandsbehafteten Films (19a, b) und über die gesamte Länge des letzteren erstreckt.

4. Anemometerwandler mit richtungsabhängigem Wärmever-

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lust nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das mittig angeordnete, zylindrische Trägerteil (15) ein gerader zylindrischer Stab ist.

5. Anemometerwandler mit richtungsabhängigem Wärmeverlust nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet , daß das mittig angeordnete, zylindrische Trägerteil (15) U-förmig ist, wobei ein Befestigungsteil (15b, c) an jedem Ende vorgesehen und senkrecht zum mittigen Teil (15a) angeordnet ist.

6. Anemometerwandler mit richtungsabhängigem Wärmeverlust nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein zweites zylindrisches Trägerteil (53), das mittig zwischen den beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b), sowie entlang derselben vorgesehen und auf der Seite der beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten elektrischen Leiter (19a, b; 51a, b) angeordnet ist, die entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend dem ersten zylindrischen Trägerteil (15) ist, wobei ferner das zweite zylindrische Trägerteil (53) parallel zu dem ersten zylindrischen Trägerteil (15) ist.

7. Anemometerwandler mit richtungsabhängigem Wärmeverlust nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgendes:

(a) die beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrichen Leiter (19a, b; 51a, b) sind in einer Reihenanordnung miteinander verbunden, und zwei in Reihe geschaltete Abgleichwiderstände (23, 24) sind parallel über die bzw. zu den in Reihe geschalteten beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) geschaltet, so daß eine erste

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vierarmige Wheatstone-Brücke gebildet wird;

(b) die erste vierarmige Wheatstone-Brücke ist in Reihe mit einem Widerstand (35) geschaltet, sowie mit zwei Reihenabgleichwiderständen (36, 37), die parallel zu der ersten vierarmigen Wheatstone-Brücke und dem in Reihe geschalteten Widerstand (35) geschaltet sind, so daß eine zweite Wheatstone-Brücke gebildet wird;

(c) die zweite Wheatstone-Brücke ist betriebsmäßig mit einem ersten Differentialfehlerverstärker (38) und Stromvorverstärker verbunden, dessen Ausgang in negativer Rückkopplungsweise bzw. in Gegenkopplung zum oberen Ende der zweiten Wheatstone-Brücke zurückgeführt ist, wobei das obere Ende der zweiten Wheatstone-Brücke als die Verbindungsstelle (39) der beiden Reihenabgleichwiderstände (36, 37) mit dem Reihenwiderstand (35), der mit der ersten vierarmigen Wheatstone-Brücke verbunden ist, definiert ist, während das untere Ende der zweiten Wheatstone-Brücke als der Verbindungspunkt des entgegengesetzten Endes der Reihenabgleichwiderstände (36, 37) mit dem anderen Ende der ersten vierarmigen Wheatstone-Brücke definiert ist; so daß auf diese Weise die Brückenaussteuerung und der dementsprechende Betrieb der beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Leiter (19a, b; 51a, b) bzw. des t nemometerwandlers (1o; 1oa; 1ob) mit richtungsabhängigem Wärmeverlust als ein Konstanttemperaturanemometer erzielt wird, worin das Fehlersignal von der Verbindungsstelle (26) des oberen Endes der ersten vierarmigen Wheatstone-Brücke und dem Reihenwiderstand (35), sowie von der Verbindungsstelle (4o) der Reihenabgleichswiderstände (36, 37), welche die zweite Wheatstone-Brücke bilden, die eine rückkopplungs- bzw. gegenkopplungsgesteuerte Brücke ist, abgenommen wird;

(d) einer der Reihenabgleichswiderstände (36,37)/ welche

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die zweite Wheatstone-Brücke bilden, der bzw. die der ersten vierarmigen Wheatstone-Brücke entgegengesetzt ist bzw. gegenüberliegt, besitzt einen Temperaturkoeffizienten, welcher nicht Null ist und arbeitet als Umgebungstemperaturfühler, welcher den Abgleich der zweiten Wheatstone-Brücke entsprechend Änderungen der gefühlten Umgebungstemperatur abwandelt; und (e) eine zweite, abgeglichene Differentialverstärkereinrichtung (29), die betriebsmäßig parallel zur ersten vierarmigen Wheatstone-Brücke geschaltet ist, wobei die beiden Eingangssignale des zweiten Verstärkers (29) von der mittleren Stelle oder der Verbindungsstelle (27) der beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Leiter (19a, b; 51a, b) bzw. der beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Fühlleiter (19a, b; 51a, b) und der Mittelstelle oder Verbindungsstelle (28) der beiden in Reihe geschalteten Abgleichwiderstände (23, 24) abgenommen werden; wobei der zweite abgeglichene Differentialverstärker (29) ein verstärktes, zusammengesetztes Ausgangssignal (3o) erzeugt, das ein Meßwert der Geschwindigkeit und des Vorzeichens des Richtungssinns des Strömungsmittelflusses an den beiden zylindrischen, elektrischen Fühlleitern (19a, b; 51a, b) bzw. an den beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) vorbei sowie über und quer zu diesen elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) ist.

8. Anemometerwandler mit richtungsabhängigem Wärmeverlust, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch folgendes: (a) zwei parallele, zylindrische, widerstandsbehaftete, elektrische Leiter (19a, b; 51a, b), die in einer Reihenanordnung miteinander verbunden sind, und zwei in Reihe geschaltete Abgleichwiderstände (23, 24), die

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parallel zu den in Reihe geschalteten beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) geschaltet sind, so daß eine erste vierarmige Wheatstone-Brücke gebildet wird;

(b) eine wärmeisolierende, verbindende Uberbrückungseinrichtung (12), die wirksam zwischen den beiden parallelen, zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) angeordnet ist und den Zwischenraum zwischen diesen parallelen, zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) schließt, so daß dadurch eine verbundene Strömung bzw. eine Verbindungsströmung verhindert wird, die vollständig um einen der beiden parallelen, zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Leiter (19a, b; 51a, b) unabhängig von dem anderen Leiter herum verläuft;

(c) ein zylindrisches Trägerteil (15), das mittig zwischen und entlang den beiden parallelen, zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) angeordnet und mittels einer Befestigungseinrichtung (12a, b) an den Leitern (19a, b; 51a, b) befestigt ist;

(d) die erste vierarmige Wheatstone-Brücke ist in Reihe mit einem Widerstand (35) geschaltet, sowie mit zwei Reihenabgleichswiderständen (36, 37), die parallel zu der ersten vierarmigen Wheatstone-Brücke und dem in Reihe ges-halteten Widerstand (35) geschaltet sind, so daß eine zweite Wheatstone-Brücke gebildet wird;

(e) die zweite Wheatstone-Brücke ist betriebsmäßig mit einem ersten Differentialfehlerverstärker (38) und Stromvorverstärker verbunden, dessen Ausgang in negativer Rückkopplungsweise bzw. in Gegenkopplung zum oberen Ende der zweiten Wheatstone-Brücke zurückgeführt ist, wobei das obere Ende der zweiten Wheatstone-Brücke als die Verbindungsstelle (39) der beiden Reihenabgleichwiderstände (36, 37) mit dem Reihenwiderstand (35), der mit der ersten vierarmigen Wheatstone-Brücke ver-

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bunden ist/ definiert ist, während das untere Ende der zweiten Wheatstone-Brücke als der Verbindungspunkt des entgegengesetzten Endes der Reihenabgleichwiderstände (36, 37) mit dem anderen Ende der ersten vierarmigen Whoatstone-Brücke definiert, ist; so daß auf diese Weise die Brückenaussteuerung und der dementsprechende Betrieb der beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Leiter (19a, b; 51a, b) bzw. des Anemometerwandlers (1o; 1oa; 1ob) mit richtungsabhängigem Wärmeverlust als ein Konstanttemperaturanemoineter erzielt wird, worin das Fehlersignal von der Verbindungsstelle (26) des oberen Endes der ersten vierarmigen Wheatstone-Brücke und dem Reihenwiderstand (35), sowie von der Verbindungsstelle (4o) der Reihenabgleichwiderstände (36, 37), welche die zweite Wheatstone-Brücke bilden, die eine rückkopplungs- bzw. gegenkopplungsgesteuerte Brücke ist, abgenommen wird;

(f) einer der Reihenabgleichwiderstände (36, 37), welche die zweite Wheatstone-Brücke bilden, der bzw. die der ersten vierarmigen Wheatstone-Brücke entgegengesetzt ist bzw. gegenüberliegt, besitzt einen Temperaturkoeffizienten, welcher nicht Null ist und arbeitet als Umgebungstemperaturfühler, welcher den Abgleich der zweiten Wheatstone-Brücke entsprechend Änderungen der gefühlten Umgebungstemperatur abwandelt; und

(g) eine zweite, abgeglichene Differentialverstärkereinrichtung (29), die betriebsmäßig parallel zur ersten vierarmigen Wheatstone-Brücke geschaltet ist, wobei die beiden Eingangssignale des zweiten Verstärkers (29) von der mittleren Stelle oder der Verbindungstelle (27) der beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Leiter (19a, b; 51a, b) bzw. der beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Fühlleiter (19a, b; 51a, b) und der Mittelstelle oder Verbindungsstelle (28) der beiden in Reihe geschal-

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teten Abgleichwiderstände (23, 24) abgenommen werden; wobei der zweite abgeglichene Differentialverstärker

(29) ein verstärktes, zusammengesetztes Ausgangssignal

(30) erzeugt, das ein Meßwert der Geschwindigkeit und des Vorzeichens des Richtungssinns des Strömungsmittelflusses an den beiden zylindrischen, elektrischen Fühlleitern (19a, b; 51a, b) bzw. an den beiden zylindrischen, widerstandsbehafteten, elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) vorbei sowie über und quer zu diesen elektrischen Leitern (19a, b; 51a, b) ist.

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