風(fēng)速計(jì)的作原理

風(fēng)速計(jì)(anemometer)是測(cè)量空氣流速的儀器。它的種類較多，氣象臺(tái)站常用的為風(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)分，空杯的凹面都順向個(gè)方向。感應(yīng)分安裝在根垂直旋轉(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)。


作原理

風(fēng)速計(jì)其原理是將根細(xì)的金屬絲放在流體中，通電流加熱金屬絲，使其溫度于流體的溫度，因此將金屬絲風(fēng)速計(jì)稱為"熱線"。當(dāng)流體沿垂直方向流過金屬絲時(shí)，將帶走金屬絲的分熱量，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)的熱線探頭由兩根支架張緊根短而細(xì)的金屬絲組成。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點(diǎn)、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm，長(zhǎng)為2 mm;小的探頭直徑僅1μm，長(zhǎng)為0.2 mm。根據(jù)不同的用途，熱線探頭還做成雙絲、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，通常在熱緣的基體上噴鍍層薄金屬膜，稱為熱膜探頭。熱線探頭在使用前須行校準(zhǔn)。靜態(tài)是在風(fēng)洞里行的，測(cè)量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫成標(biāo)準(zhǔn)曲線;動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)是在已知的脈動(dòng)流場(chǎng)中行的，或在風(fēng)速儀加熱電路中加上脈動(dòng)電信號(hào)，校驗(yàn)熱線風(fēng)速儀的頻率響應(yīng)，若頻率響應(yīng)不佳可用相應(yīng)的補(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;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的流速效果理想;而利用皮托管則可在速范圍內(nèi)得到結(jié)果。正確選擇風(fēng)速儀的流速探頭的個(gè)附加標(biāo)準(zhǔn)是溫度，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。

用途
風(fēng)速計(jì)1、測(cè)量平均流動(dòng)的速度和方向。
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2.測(cè)量來流的脈動(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行的，原理與熱線測(cè)速相似)。

5.測(cè)量流體溫度(事測(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。


應(yīng)用
除了風(fēng)速外同時(shí)還可以測(cè)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)、各類風(fēng)扇制業(yè)、抽風(fēng)排氣系統(tǒng)的行業(yè)等等。

風(fēng)速計(jì)不同的季節(jié)及不同的地理形勢(shì)，會(huì)令到大氣中的風(fēng)向不斷變動(dòng)。風(fēng)向可幫助我們預(yù)測(cè)及研究氣候的變化。研究風(fēng)向需要使用風(fēng)速計(jì)。風(fēng)速計(jì)的箭羽份會(huì)隨風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)速計(jì)需裝置於沒有建筑物或樹木等，阻擾風(fēng)移動(dòng)的地方。熱式電風(fēng)速計(jì)，用在采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)、氣象、農(nóng)業(yè)、冷藏干燥、勞動(dòng)衛(wèi)生調(diào)查等各方面，需要測(cè)定室內(nèi)外或模型的氣流速度時(shí)都可使用，是種測(cè)量低風(fēng)速的基本儀器。