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風(fēng)速計的工作原理
風(fēng)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(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),。
工作原理
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“專線”。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)出專線散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關(guān)系式,。標(biāo)準(zhǔn)的專線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;*小的探頭直徑僅1μm,長為0.2 mm,。根據(jù)不同的用途,,專線探頭還做成雙絲、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,。專線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,校驗專線風(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,。
0100m/s的流速測量范圍可以分為三個區(qū)段:低速:05m/s;中速:540m/s,;高速:40100m/s,。風(fēng)速儀的熱敏式探頭用于05m/s的**測量;風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪式探頭測量540m/s的流*果理想,;而利用皮托管則可在高速范圍內(nèi)得到佳結(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。
優(yōu)點
風(fēng)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,、跨聲速和超聲速流動中均可使用;
3,、測量精度高,重復(fù)性好,。專線風(fēng)速儀的缺點是探頭對流場有一定干擾,,專線容易斷裂,。
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,。