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In der Fluidik mangelt es bisher an einer genauen Kenntnis der Signalübertragungseigenschaften
von Hitzdraht- Anemometern, welche als Meßeinrichtungen für
hochfrequente Luftströmungen (kHz) in engen Kanälen benutzt werden.
In der vorliegenden Arbeit wird die aus einer Energiebilanz gewonnene Differentialgleichung
für die Temperaturverteilung entlang eines elektrisch beheizten dünnen
Drahtes für verschiedene Betriebsarten spezifiziert und gelöst.
Die betrachteten Betriebsarten sind
Konstant-Strom-, Konstant-Spannungs- und Konstant-Widerstands-Betrieb.
Im
ersten Fall wurden zwei bisher nicht beachtete Lösungen der Differentialgleichung
untersucht und lieferten - im Gegensatz zu bestehenden Anschauungen - als
Ergebnis, daß bei kurzen Hitzdrähten und sehr niedrigen Frequenzen
die Erwärmung des Drahthalters von Bedeutung wird.
Der Betrieb an konstanter Spannung
wurde hier erstmals untersucht; er zeigt Vorteile hinsichtlich Bandbreite
und Meßbereich gegenüber dem Konstant-Strom-Betrieb. |
Die für den Konstant-Widerstands-Betrieb gefundenen Lösungen
zeigen für einen genügend langen Draht die Eigenschaften des
Konstant-Temperatur-Betriebes, bei welchem die Wärmeträgheit
des Drahtes mit Hilfe einer elektronischen Regelschaltung eliminiert wird.
Für kurze Hitzdrähle verbleiben jedoch die Einflüsse der
sich mit der Anströmung ändernden Temperaturverteilungen und
es ergeben sich Empfindlichkeitsübergänge bei Frequenzen, welche
in der Größenordnung der Grenzfrequenz des Konstant-Spannungs-Betriebes
liegen.
Der Arbeit wurden alle wesentlichen
Daten der beteiligten Medien sowie die aus der Literatur bekannten Abkühlungsgesetze
vorangestellt, so daß eine weitere Benutzung der sehr umfangreichen
und komplizierten Formeln mit Hilfe von elektronischen Rechenanlagen leicht
möglich ist.
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