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風(fēng)速儀工作原理和特點(diǎn)
點(diǎn)擊次數(shù)：2757 發(fā)布時(shí)間：2017-12-26
風(fēng)速計(jì)（anemometer） 顧名思義是測(cè)量空氣流速的儀器,。它的種類(lèi)較多,，氣象臺(tái)站zui常用的為風(fēng)杯風(fēng)速計(jì)，它由3個(gè)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(gè)方向,。整個(gè)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(jì)為旋槳式風(fēng)速計(jì)，由一個(gè)三葉或四葉螺旋槳組成感應(yīng)部分,，將其安裝在一個(gè)風(fēng)向標(biāo)的前端,，使它隨時(shí)對(duì)準(zhǔn)風(fēng)的來(lái)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(jì)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(jì)稱為“”,。當(dāng)流體沿垂直方向流過(guò)金屬絲時(shí)，將帶走金屬絲的一部分熱量,，使金屬絲溫度下降,。根據(jù)強(qiáng)迫對(duì)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(diǎn)高,、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm,，長(zhǎng)為2 mm,；zui小的探頭直徑僅1μm，長(zhǎng)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(qiáng)度,，有時(shí)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(mén)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞里進(jìn)行的,，測(cè)量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫(huà)成標(biāo)準(zhǔn)曲線；動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)是在已知的脈動(dòng)流場(chǎng)中進(jìn)行的,，或在風(fēng)速儀加熱電路中加上一脈動(dòng)電信號(hào),，校驗(yàn)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(bǔ)償線路加以改善,。
0至100m/s的流速測(cè)量范圍可以分為三個(gè)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(cè)量,；風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪式探頭測(cè)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(gè)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(jì)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(gè)調(diào)節(jié)開(kāi)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(shí),，來(lái)自各個(gè)方向的氣流同時(shí)沖擊熱元件，從而會(huì)影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性,。在湍流中測(cè)量時(shí),，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(cè)量過(guò)程中觀察到,。根據(jù)管理管道紊流的不同設(shè)計(jì),，甚至在低速時(shí)也會(huì)出現(xiàn)。因此,，風(fēng)速儀測(cè)量過(guò)程應(yīng)在管道的直線部分進(jìn)行,。直線部分的起點(diǎn)應(yīng)至少在測(cè)量點(diǎn)*×D（D=管道直徑，單位為CM）外,；終點(diǎn)至少在測(cè)量點(diǎn)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(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),，先經(jīng)過(guò)一個(gè)臨近感應(yīng)開(kāi)頭，對(duì)轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行“計(jì)數(shù)”并產(chǎn)生一個(gè)脈沖系列,，再經(jīng)檢測(cè)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(cè)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(cè)量管道橫截面大于探險(xiǎn)頭橫截面貌一新100倍以上的氣流。
特點(diǎn)
風(fēng)速計(jì)
1,、體積小,，對(duì)流場(chǎng)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,、跨聲速和超聲速流動(dòng)中均可使用；
3,、頻率響應(yīng)高,，可高達(dá)1 MH z。
4,、測(cè)量精度高,，重復(fù)性好。風(fēng)速儀的缺點(diǎn)是探頭對(duì)流場(chǎng)有一定干擾,，容易斷裂,。
5、除了測(cè)量平均速度外,，還可測(cè)量脈動(dòng)值和湍流量,；除了測(cè)量單方向運(yùn)動(dòng)外還可同時(shí)測(cè)量多個(gè)方向的速度分量。
主要用途
風(fēng)速計(jì)
1,、測(cè)量平均流動(dòng)的速度和方向,。
2、測(cè)量來(lái)流的脈動(dòng)速度及其頻譜,。
3,、測(cè)量湍流中的雷諾應(yīng)力及兩點(diǎn)的速度相關(guān)性、時(shí)間相關(guān)性,。
4,、測(cè)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(lái)進(jìn)行的，原理與測(cè)速相似）。
5,、測(cè)量流體溫度（事先測(cè)出探頭電阻隨流體溫度的變化曲線,，然后根據(jù)測(cè)得的探頭電阻就可確定溫度。
除此以外還開(kāi)發(fā)出許多專業(yè)用途,。