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技术支持

风速计的工作原理
发布时间:2019-05-24   点击次数:93次

风速计,是测量空气流速的仪器。它的种类较多,气象台站最常用的为风杯风速计,它由3个互成120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分,空杯的凹面都顺向一个方向。整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上,在风力的作用下,风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。

工作原理

 风速计其基本原理是将一根细的金属丝放在流体中,通电流加热金属丝,使其温度高于流体的温度,因此将金属丝风速计称为“热线”。当流体沿垂直方向流过金属丝时,将带走金属丝的一部分热量,使金属丝温度下降。根据强迫对流热交换理论,可导出热线散失的热量Q与流体的速度v之间存在关系式。标准的热线探头由两根支架张紧一根短而细的金属丝组成。金属丝通常用铂、铑、钨等熔点高、延展性好的金属制成。常用的丝直径为5μm,长为2 mm;最小的探头直径仅1μm,长为0.2 mm。根据不同的用途,热线探头还做成双丝、三丝、斜丝及V形、X形等。为了增加强度,有时用金属膜代替金属丝,通常在一热绝缘的基体上喷镀一层薄金属膜,称为热膜探头。热线探头在使用前必须进行校准。静态校准是在专门的标准风洞里进行的,测量流速与输出电压之间的关系并画成标准曲线;动态校准是在已知的脉动流场中进行的,或在风速仪加热电路中加上一脉动电信号,校验热线风速仪的频率响应,若频率响应不佳可用相应的补偿线路加以改善。

0至100m/s的流速测量范围可以分为三个区段:低速:0至5m/s;中速:5至40m/s;高速:40至100m/s。风速仪的热敏式探头用于0至5m/s的精确测量;风速仪的转轮式探头测量5至40m/s的流速效果zui理想;而利用皮托管则可在高速范围内得到zui佳结果。正确选择风速仪的流速探头的一个附加标准是温度,通常风速仪的热敏式传感器的使用温度约达+-70C。特制风速仪的转轮探头可达350C。皮托管用于+350C以上。

优点

风速计具有诸多优点,下面是几个比较重要的:

1、体积小,对流场干扰小;

2、适用范围广。不仅可用于气体也可用于液体,在气体的亚声速、跨声速和超声速流动中均可使用;

3、测量精度高,重复性好。热线风速仪的缺点是探头对流场有一定干扰,热线容易断裂。

4、除了测量平均速度外,还可测量脉动值和湍流量;除了测量单方向运动外还可同时测量多个方向的速度分量。

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