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風(fēng)速儀工作原理和特點
點擊次數(shù)：2881 發(fā)布時間：2017-12-26
風(fēng)速計（anemometer） 顧名思義是測量空氣流速的儀器。它的種類較多，氣象臺站zui常用的為風(fēng)杯風(fēng)速計，它由3個互成120°固定在支架上的拋物錐空杯組成感應(yīng)部分，空杯的凹面都順向一個方向。整個感應(yīng)部分安裝在一根垂直旋轉(zhuǎn)軸上，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)杯繞軸以正比于風(fēng)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。另一種旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速計為旋槳式風(fēng)速計，由一個三葉或四葉螺旋槳組成感應(yīng)部分，將其安裝在一個風(fēng)向標(biāo)的前端，使它隨時對準(zhǔn)風(fēng)的來向。槳葉繞水平軸以正比于風(fēng)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
原理
風(fēng)速計其基本原理是將一根細(xì)的金屬絲放在流體中，通電流加熱金屬絲，使其溫度高于流體的溫度，因此將金屬絲
風(fēng)速計稱為“”。當(dāng)流體沿垂直方向流過金屬絲時，將帶走金屬絲的一部分熱量，使金屬絲溫度下降。根據(jù)強迫對流熱交換理論，可導(dǎo)出散失的熱量Q與流體的速度v之間存 在關(guān)系式。標(biāo)準(zhǔn)的探頭由兩根支架張緊一根短而細(xì)的金屬絲組成。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm，長為2 mm；zui小的探頭直徑僅1μm，長為0.2 mm。根據(jù)不同的用途，探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強度，有時用金屬膜代替金屬絲，通常在一熱絕緣的基體上噴鍍一層薄金屬膜，稱為熱膜探頭。探頭在使用前必須進(jìn)行校準(zhǔn)。靜態(tài)校準(zhǔn)是在專門的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞里進(jìn)行的，測量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫成標(biāo)準(zhǔn)曲線；動態(tài)校準(zhǔn)是在已知的脈動流場中進(jìn)行的，或在風(fēng)速儀加熱電路中加上一脈動電信號，校驗風(fēng)速儀的頻率響應(yīng)，若頻率響應(yīng)不佳可用相應(yīng)的補償線路加以改善。
0至100m/s的流速測量范圍可以分為三個區(qū)段：低速：0至5m/s；中速：5至40m/s；高速：40至100m/s。風(fēng)速儀的熱敏式探頭用于0至5m/s的測量；風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪式探頭測量5至40m/s的流*果；而利用皮托管則可在高速范圍內(nèi)得到*結(jié)果。正確選擇風(fēng)速儀的流速探頭的一個附加標(biāo)準(zhǔn)是溫度，通常風(fēng)速儀的熱敏式傳感器的使用溫度約達(dá)+-70C。特制風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪探頭可達(dá)350C。皮托管用于+350C以上。
探頭的選擇
風(fēng)速儀的熱敏式探頭
風(fēng)速計風(fēng)速儀的熱敏式探頭的工作原理是基于冷沖擊氣流帶走熱元 件上的熱量，借助一個調(diào)節(jié)開關(guān)，保持溫度恒定，則調(diào)節(jié)電流和流速成正比關(guān)系。當(dāng)在湍流中使用熱敏式探頭時，來自各個方向的氣流同時沖擊熱元件，從而會影響到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在湍流中測量時，熱敏式風(fēng)速儀流速傳感器的示值往往高于轉(zhuǎn)輪式探頭。以上現(xiàn)象可以在管道測量過程中觀察到。根據(jù)管理管道紊流的不同設(shè)計，甚至在低速時也會出現(xiàn)。因此，風(fēng)速儀測量過程應(yīng)在管道的直線部分進(jìn)行。直線部分的起點應(yīng)至少在測量點*×D（D=管道直徑，單位為CM）外；終點至少在測量點后4×D處。流體截面不得有任何遮擋。（棱角，重懸，物等）
風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪式探頭
風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪式探頭的工作原理是基于把轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成電信號，先經(jīng)過一個臨近感應(yīng)開頭，對轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動進(jìn)行“計數(shù)”并產(chǎn)生一個脈沖系列，再經(jīng)檢測儀轉(zhuǎn)換處理，即可得到轉(zhuǎn)速值。風(fēng)速儀的大口徑探頭（60mm,100mm）適合于測量中、小流速的紊流（如在管道出口）。風(fēng)速儀的小口徑探頭更適于測量管道橫截面大于探險頭橫截面貌一新100倍以上的氣流。
特點
風(fēng)速計
1、體積小，對流場干擾??；
2、適用范圍廣。不僅可用于氣體也可用于液體，在氣體的亞聲速、跨聲速和超聲速流動中均可使用；
3、頻率響應(yīng)高，可高達(dá)1 MH z。
4、測量精度高，重復(fù)性好。風(fēng)速儀的缺點是探頭對流場有一定干擾，容易斷裂。
5、除了測量平均速度外，還可測量脈動值和湍流量；除了測量單方向運動外還可同時測量多個方向的速度分量。
主要用途
風(fēng)速計
1、測量平均流動的速度和方向。
2、測量來流的脈動速度及其頻譜。
3、測量湍流中的雷諾應(yīng)力及兩點的速度相關(guān)性、時間相關(guān)性。
4、測量壁面切應(yīng)力（通常是采用與壁面平齊放置的熱膜探頭來進(jìn)行的，原理與測速相似）。
5、測量流體溫度（事先測出探頭電阻隨流體溫度的變化曲線，然后根據(jù)測得的探頭電阻就可確定溫度。
除此以外還開發(fā)出許多專業(yè)用途。