風速計的工作原理
風速計,,是測量空氣流速的儀器。它的種類較多,,氣象臺站常用的為風杯風速計,,它由3個互成120°固定在支架上的拋物錐空杯組成感應部分,空杯的凹面都順向一個方向,。整個感應部分安裝在一根垂直旋轉軸上,,在風力的作用下,風杯繞軸以正比于風速的轉速旋轉,。
工作原理
風速計其基本原理是將一根細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,,因此將金屬絲風速計稱為“”,。當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,。根據強迫對流熱交換理論,可導出散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關系式,。標準的探頭由兩根支架張緊一根短而細的金屬絲組成,。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,;小的探頭直徑僅1μm,,長為0.2 mm。根據不同的用途,,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行校準,。靜態(tài)校準是在專門的標準風洞里進行的,,測量流速與輸出電壓之間的關系并畫成標準曲線;動態(tài)校準是在已知的脈動流場中進行的,,或在風速儀加熱電路中加上一脈動電信號,,校驗風速儀的頻率響應,若頻率響應可用相應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,。風速儀的熱敏式探頭用于0至5m/s的測量,;風速儀的轉輪式探頭測量5至40m/s的流*果理想;而利用皮托管則可在高速范圍內得到佳結果,。正確選擇風速儀的流速探頭的一個附加標準是溫度,,通常風速儀的熱敏式傳感器的使用溫度約達+-70C。特制風速儀的轉輪探頭可達350C,。皮托管用于+350C以上,。
優(yōu)點
風速計具有諸多優(yōu)點,下面是幾個比較重要的:
1,、體積小,對流場干擾小;
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,、跨聲速和聲速流動中均可使用;
3,、測量精度高,重復性好,。風速儀的缺點是探頭對流場有一定干擾,,容易斷裂,。
4、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,。
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