两丝球形气流式倾角传感器敏感机理的研究

摘要

采用有限元法(FEM)计算了两丝球形敏感元件内的温度场和流场,解释和验证了该结构传感器的敏感机理。计算结果和实验表明,两丝球形敏感元件内的流场和温度场随倾角θ发生变化;倾斜时等温线不再左右对称,高温等温线重叠部分减少;θ=0°时,热敏电阻丝r1、r2的平均温度差ΔT=0;θ=10°时,ΔT=7.31K;θ=20°时,ΔT=13.64K。ΔT随着θ变化的平均灵敏度为0.707K/(°);倾斜时位置偏高的热敏电阻丝平均温度高,θ和ΔT基本呈线性关系;与实测值相比,理论值偏大,平均相对偏差为4.5%;热敏电阻丝r1、r2的温度差ΔT随着倾角θ变化,引起两热敏电阻丝阻值改变,检测电桥输出一个对应于倾角θ的不平衡电压ΔV。该文采用的方法为两丝球形敏感腔结构气流式倾角传感器的结构优化和性能改进开辟了有效的研究途径。