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淺析便攜式三杯風(fēng)向風(fēng)速儀的工作原理
點(diǎn)擊次數(shù)：2846 更新時(shí)間：2022-03-16
便攜式三杯風(fēng)向風(fēng)速儀，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)部分，空杯的凹面都順向一個(gè)方向。整個(gè)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)。
便攜式三杯風(fēng)向風(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 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，通常在一熱絕緣的基體上噴鍍一層薄金屬膜，稱為熱膜探頭。熱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(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;高速：40至100m/s。風(fēng)速儀的熱敏式探頭用于0至5m/s的精確測(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;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(gè)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。
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