風(fēng)速儀的種類(lèi)及應用

原理 

　　風(fēng)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(fēng)速計稱(chēng)為“”。當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(guān)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，如圖2.1所示。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(cháng)為2 mm；zui小的探頭直徑僅1μm，長(cháng)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(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(chēng)為熱膜探頭，如圖2.2所示。 探頭在使用前必須進(jìn)行校準。靜態(tài)校準是在專(zhuān)門(mén)的標準風(fēng)洞里進(jìn)行的，測量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫(huà)成標準曲線(xiàn)；動(dòng)態(tài)校準是在已知的脈動(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，校驗風(fēng)速儀的頻率響應，若頻率響應不佳可用相應的補償線(xiàn)路加以改善。 　　0至100m/s的流速測量范圍可以分為三個(gè)區段：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得到*結果。正確選擇風(fēng)速儀的流速探頭的一個(gè)附加標準是溫度，通常風(fēng)速儀的熱敏式傳感器的使用溫度約達+-70C。特制風(fēng)速儀的轉輪探頭可達350C。皮托管用于+350C以上。

探頭選擇

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(gè)調節開(kāi)關(guān)，保持溫度恒定，則調節電流和流速成正比關(guān)系。當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 )影響到測量結果的準確性。在湍流中測量時(shí)，熱敏式風(fēng)速儀流速傳感器的示值往往高于轉輪式探頭。以上現象可以在管道測量過(guò)程中觀(guān)察到。根據管理管道紊流的不同設計，甚至在低速時(shí)也會(huì )出現。因此，風(fēng)速儀測量過(guò)程應在管道的直線(xiàn)部分進(jìn)行。直線(xiàn)部分的起點(diǎn)應至少在測量點(diǎn)*×D（D=管道直徑，單位為CM）外；終點(diǎn)至少在測量點(diǎn)后4×D處。流體截面不得有任何遮擋。（棱角，重懸，物等）

風(fēng)速儀的轉輪式探頭

　　風(fēng)速儀的轉輪式探頭的工作原理是基于把轉動(dòng)轉換成電信號，先經(jīng)過(guò)一個(gè)臨近感應開(kāi)頭，對轉輪的轉動(dòng)進(jìn)行“計數”并產(chǎn)生一個(gè)脈沖系列，再經(jīng)檢測儀轉換處理，即可得到轉速值。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(diǎn)

1、體積小，對流場(chǎng)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(dòng)中均可使用； 　　

3、頻率響應高，可高達1 MH z。 　　

4、測量精度高，重復性好。風(fēng)速儀的缺點(diǎn)是探頭對流場(chǎng)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(dòng)值和湍流量；除了測量單方向運動(dòng)外還可同時(shí)測量多個(gè)方向的速度分量。

主要用途

1、測量平均流動(dòng)的速度和方向。

2、測量來(lái)流的脈動(dòng)速度及其頻譜。 　　

3、測量湍流中的雷諾應力及兩點(diǎn)的速度相關(guān)性、時(shí)間相關(guān)性。 　　

4、測量壁面切應力（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(xiàn)，然后根據測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(zhuān)業(yè)用途。

使用方法

　　1、使用前觀(guān)察電表的指針是否指于零點(diǎn)，如有偏移，可輕輕調整電表的機械調整螺絲，使指針回到零點(diǎn)；

2、將校正開(kāi)關(guān)置于斷的位置； 　　3、將測桿插頭插在插座上，測桿垂直向上放置，螺塞壓緊使探頭密封，“校正開(kāi)關(guān)”置于滿(mǎn)度位置，慢慢調整“滿(mǎn)度調節”旋紐，使電表指針指在滿(mǎn)度位置； 　　4、將“校正開(kāi)關(guān)”置于“零位”，慢慢調整“粗調”、“細調”兩個(gè)旋紐，使電表指針指在零點(diǎn)的位置； 　　5、經(jīng)以上步驟后，輕輕拉動(dòng)螺塞，使測桿探頭露出（長(cháng)短可根據需要選擇），并使探頭上的紅點(diǎn)面對對著(zhù)風(fēng)向，根據電表度讀數，查閱校正曲線(xiàn)，即可查出被測風(fēng)速； 　　6、在測定若干分后（10min左右），必須重復以上3、4步驟一次，使儀表內的電流得到標準化； 　　7、測畢，應將“校正開(kāi)關(guān)”置于斷的位置。 　　風(fēng)速計將流速信號轉變?yōu)殡娦盘柕囊环N測速儀器，也可測量流體溫度或密度。其原理是，將一根通電加熱的細金屬絲（稱(chēng)）置于氣流中，在氣流中的散熱量與流速有關(guān)，而散熱量導致溫度變化而引起電阻變化，流速信號即轉變成電信號。它有兩種工作模式：①恒流式。通過(guò)的電流保持不變，溫度變化時(shí)，電阻改變，因而兩端電壓變化，由此測量流速；②恒溫式。的溫度保持不變，如保持150℃，根據所需施加的電流可度量流速。恒溫式比恒流式應用更廣泛。長(cháng)度一般在0.5～2毫米范圍，直徑在1～10微米范圍，材料為鉑、鎢或鉑銠合金等。若以一片很?。ê穸刃∮?.1微米）的金屬膜代替金屬絲，即為熱膜風(fēng)速儀，功能與熱絲相似，但多用于測量液體流速。除普通的單線(xiàn)式外，還可以是組合的雙線(xiàn)式或三線(xiàn)式，用以測量各個(gè)方向的速度分量。從輸出的電信號，經(jīng)放大、補償和數字化后輸入計算機，可提高測量精度，自動(dòng)完成數據后處理過(guò)程，擴大測速功能，如同時(shí)完成瞬時(shí)值和時(shí)均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流參數的測量。風(fēng)速儀與皮托管相比，具有探頭體積小，對流場(chǎng)干擾??；響應快，能測量非定常流速；能測量很低速（如低達0.3米/秒）等優(yōu)點(diǎn)。

風(fēng)速測量?jì)x器

風(fēng)杯風(fēng)速計

　　它是zui常見(jiàn)的一種風(fēng)速計。轉杯式風(fēng)速計zui早由英國魯賓孫發(fā)明，當時(shí)是四杯，后來(lái)改用三杯。三個(gè)互成度固定在架上的拋物形或半球形的空杯都順一面，整個(gè)架子連同風(fēng)杯裝在一個(gè)可以自由轉動(dòng)的軸上。在風(fēng)力的作用下風(fēng)杯繞軸旋轉，其轉速正比于風(fēng)速。轉速可以用電觸點(diǎn)、測速發(fā)電機或光電計數器等記錄。

螺旋槳式風(fēng)速計

　　它是一組三葉或四葉螺旋槳繞水平軸旋轉的風(fēng)速計。螺旋槳裝在一個(gè)風(fēng)標的前部，使其旋轉平面始終正對風(fēng)的來(lái) 　　風(fēng)速計向，它的轉速正比于風(fēng)速。

風(fēng)速計

　　一根被電流加熱的金屬絲，流動(dòng)的空氣使它散熱，利用散熱速率和風(fēng)速的平方根成線(xiàn)性關(guān)系，再通過(guò)電子線(xiàn)路線(xiàn)性化（以便于刻度和讀數），即可制成風(fēng)速計。風(fēng)速計分旁熱式和直熱式兩種。旁熱式的一般為錳銅絲，其電阻溫度系數近于零，它的表面另置有測溫元件。直熱式的多為鉑絲，在測量風(fēng)速的同時(shí)可以直接測定本身的溫度。風(fēng)速計在小風(fēng)速時(shí)靈敏度較高，適用于對小風(fēng)速測量。它的時(shí)間常數只有百分之幾秒，是大氣湍流和農業(yè)氣象測量的重要工具。

聲學(xué)風(fēng)速表

　　在聲波傳播方向的風(fēng)速分量將增加（或減低）聲波傳播速度，利用這種特性制作的聲學(xué)風(fēng)速表可用來(lái)測量風(fēng)速分量。聲學(xué)風(fēng)速表至少有兩對感應元件，每對包括發(fā)聲器和接收器各一個(gè)。使兩個(gè)發(fā)聲器的聲波傳播方向相反，如果一組聲波順著(zhù)風(fēng)速分量傳播，另一組恰好逆風(fēng)傳播，則兩個(gè)接收器收到聲脈沖的時(shí)間差值將與風(fēng)速分量成正比。如果同時(shí)在水平和鉛直方向各裝上兩對元件，就可以分別計算出水平風(fēng)速、風(fēng)向和鉛直風(fēng)速。由于超聲波具有抗干擾、方向性好的優(yōu)點(diǎn)，聲學(xué)風(fēng)速表發(fā)射的聲波頻率多在超聲波段。

測量

　　1、在管道內氣流流速測量 實(shí)踐證明風(fēng)速計的16mm的探頭用途zui廣。其尺寸大小既保證了良好的通透性，又能承受更高達60m/s的流速。管道內氣流流速測量作為可行的測量方法之一，間接測量規程（柵極測量法）適用空氣測量。 　　風(fēng)速計2、抽氣排氣中的測量通氣口會(huì )極大的變管道內氣流相對均衡的分布狀態(tài)：在自由通氣口表面產(chǎn)生高速區，其余部位為低速區，并在柵格上產(chǎn)生旋渦。根據柵格的不同設計方式，在柵格前一定距離處（約20cm）,氣流截面較為穩定。在這種情況下，通常采用大風(fēng)速計的口徑轉輪進(jìn)行測量。因為較大的口徑能夠對不均衡的流速進(jìn)行平均，并在較大范圍內計算其平均值。 　　3、在抽氣孔的測量，即使在抽氣處沒(méi)有柵格的干擾，空氣流動(dòng)的路線(xiàn)也沒(méi)有方向，并且其氣流截面極不均勻。其原因是管道內的局部真空，以漏斗狀把空氣中抽出在氣室中，即使是在距離抽氣很近的區域內，也沒(méi)有一個(gè)滿(mǎn)足測量條件的位置，可供進(jìn)行測量操作。如采用帶有平均值計算功能的柵極測量法進(jìn)行測量，并借以確定容積流量法進(jìn)行測量，并借以確定容積流量等，只有管道或漏斗測量法能夠提供可重復測量結果。在這種情況下，不同尺寸的測量漏斗可以滿(mǎn)足使用要求。利用測量漏斗可以在片狀閥前一定距離處生成一個(gè)滿(mǎn)足流速測量條件的固定截面，測出定位該截面中心并固定截面，測出定位該截面中心并固定截面，測出定位該截面中心并固定于此。流速測頭得到的測量值乘以漏斗系數，即可計算出抽出的容積流量。（如漏斗系數20）

應用

　　風(fēng)速計的應用很廣泛，在所有領(lǐng)域都能靈活運用,，廣泛應用于電力、鋼鐵、石化、節能等行業(yè)，在北京奧運會(huì )中 還有其他的應用，帆船比賽，劃艇比賽，野外射擊比賽等都需要用到風(fēng)速儀來(lái)測量?，F在的風(fēng)速儀比較先進(jìn)，除了測量風(fēng)速外同時(shí)還可以測風(fēng)溫、風(fēng)量。有很多行業(yè)都需要用到風(fēng)速儀，推薦使用的行業(yè)：出海捕撈業(yè)、各類(lèi)風(fēng)扇制造業(yè)、需要抽風(fēng)排氣系統的行業(yè)等等。 　　風(fēng)速計不同的季節及不同的地理形勢，都會(huì )令到大氣中的風(fēng)向不斷變動(dòng)。如海邊日夜的風(fēng)向不同，冬季及夏季亦有不同的季候風(fēng)。研究風(fēng)向可幫助我們預測及研究氣候的變化。研究風(fēng)向需要使用風(fēng)速計 。風(fēng)速計的設計多為箭狀，也有做成動(dòng)物形態(tài)，像公雞造型的。風(fēng)速計的箭羽部份會(huì )隨風(fēng)向轉動(dòng)。風(fēng)速計需裝置於沒(méi)有建筑物或樹(shù)木等，阻擾風(fēng)移動(dòng)的地方。用途及適用范圍QDP系列熱球式電風(fēng)速計，用在采暖、通風(fēng)、空氣調節、氣象、農業(yè)、冷藏干燥、勞動(dòng)衛生調查等各方面，需要測定室內外或模型的氣流速度時(shí)都可使用，是一種測量低風(fēng)速的基本儀器。該產(chǎn)品于一九八七年曾被北京市經(jīng)濟委員會(huì )評為北京市產(chǎn)品。工作原理本儀器由熱球式傳感器和測量?jì)x表兩部分組成。傳感器的頭部有一微小的玻璃球，球內燒有加熱玻璃的鎳鉻絲線(xiàn)圈和兩個(gè)串連的熱電偶。熱電偶的冷端連接在磷銅質(zhì)的支柱上，直接暴露在氣流中，當一定大小的電流通過(guò)加圈后，玻璃球被加熱到一定溫度，此溫度和氣流的速度有關(guān)，流速小時(shí)溫度較高，反之溫度較低。