描述:風(fēng)速儀性能 風(fēng)速風(fēng)向傳感器一體化
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風(fēng)速儀將流速信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的一種測(cè)速儀器,也可測(cè)量流體溫度或密度。其原理是,將一根通電加熱的細(xì)金屬絲(稱(chēng)熱線(xiàn))置于氣流中,熱線(xiàn)在氣流中的散熱量與流速有關(guān),而散熱量導(dǎo)致熱線(xiàn)溫度變化而引起電阻變化,流速信號(hào)即轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。它有兩種工作模式:
1、恒流式:通過(guò)熱線(xiàn)的電流保持不變,溫度變化時(shí),熱線(xiàn)電阻改變,因而兩端電壓變化,由此測(cè)量流速;
2、恒溫式:熱線(xiàn)的溫度保持不變,如保持150℃,根據(jù)所需施加的電流可度量流速。恒溫式比恒流式應(yīng)用更廣泛。熱線(xiàn)長(zhǎng)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。若以一片很薄(厚度小于0.1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(cè)量液體流速。熱線(xiàn)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(cè)量各個(gè)方向的速度分量。從熱線(xiàn)輸出的電信號(hào),經(jīng)放大、補(bǔ)償和數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī),可提高測(cè)量精度,自動(dòng)完成數(shù)據(jù)后處理過(guò)程,擴(kuò)大測(cè)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(shù)的測(cè)量。熱線(xiàn)風(fēng)速儀與皮托管相比,具有探頭體積小,對(duì)流場(chǎng)干擾??;響應(yīng)快,能測(cè)量非定常流速;能測(cè)量很低速(如低達(dá)0.3米/秒)等優(yōu)點(diǎn)。
風(fēng)速儀的使用方法如下:
1、使用前觀察電表的指針是否指于零點(diǎn),如有偏移,可輕輕調(diào)整電表的機(jī)械調(diào)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(cè)桿插頭插在插座上,測(cè)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(diào)整“滿(mǎn)度調(diào)節(jié)"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(diào)整“粗調(diào)"、“細(xì)調(diào)"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(cè)桿探頭露出(長(zhǎng)短可根據(jù)需要選擇),并使探頭上的紅點(diǎn)面對(duì)對(duì)著風(fēng)向,根據(jù)電表度讀數(shù),查閱校正曲線(xiàn),即可查出被測(cè)風(fēng)速;
6、在測(cè)定若干分后(10min左右),必須重復(fù)以上3、4步驟一次,使儀表內(nèi)的電流得到標(biāo)準(zhǔn)化;
7、測(cè)畢,應(yīng)將“校正開(kāi)關(guān)"置于斷的位置。
風(fēng)速儀主要用途:
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,原理與熱線(xiàn)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(xiàn),然后根據(jù)測(cè)得的探頭電阻就可確定溫度。
風(fēng)速儀的基本原理:
風(fēng)速儀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(chēng)為“熱線(xiàn)"。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)出熱線(xiàn)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)的熱線(xiàn)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 ;小的探頭直徑僅1μm,長(zhǎng)為0.2 。根據(jù)不同的用途,熱線(xiàn)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(chēng)為熱膜探頭。熱線(xiàn)探頭在使用前必須進(jìn)行校準(zhǔn)。靜態(tài)校準(zhǔn)是在專(zhuān)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(xiàn);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)熱線(xiàn)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(xiàn)路加以改善。
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