风速计的工作原理
风速计，是测量空气流速的仪器。它的种类较多，气象台站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；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。
风速计是测量空气流速的仪器。它的种类较多，气象台站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。
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。
维护
风速仪表属于安全防护、环境监测类的计量仪表，是我国计量法规定的强制性检定计量器具。
除出厂销售需要具备相应的校准报告，也需按JJG（建设）0001-1992《热球式风速仪检定规程》的要求每年定期到国家空调设备质量监督检验中心或者中国建筑科学研究院建筑能源与环境检测中心进行定期校准，并根据其出具法定校准证书对仪器各方面进行调整以获得zui佳工作状态。
风速计是测量空气流速的仪器。它的种类较多，气象台站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。今天先来介绍三种风速仪： 1、热式风速仪 将流速信号转变为电信号的一种测速仪器，也可测量流体温度或密度。其原理是，将一根通电加热的细金属丝(称热线)置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致热线温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号。它有两种工作模式：①恒流式。通过热线的电流保持不变，温度变化时，热线电阻改变，因而两端电压变化，由此测量流速。②恒温式。热线的温度保持不变，如保持150℃，根据所需施加的电流可度量流速。恒温式比恒流式应用更广泛。 热线长度一般在0.5～2毫米范围，直径在1～10微米范围，材料为铂、钨或铂铑合金等。若以一片很薄(厚度小于0.1微米)的金属膜代替金属丝，即为热膜风速仪，功能与热丝相似，但多用于测量液体流速。热线除普通的单线式外，还可以是组合的双线式或三线式，用以测量各个方向的速度分量。从热线输出的电信号，经放大、补偿和数字化后输入计算机，可提高测量精度，自动完成数据后处理过程，扩大测速功能，如同时完成瞬时值和时均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流参数的测量。热线风速仪[1]与皮托管相比，具有探头体积小，对流场干扰小;响应快，能测量非定常流速;能测量很低速(如低达0.3米/秒)等优点。 当在湍流中使用热敏式探头时，来自各个方向的气流同时冲击热元件，从而会影响到测量结果的准确性。在湍流中测量时，热敏式风速仪流速传感器的示值往往高于转轮式探头。以上现象可以在管道测量过程中观察到。根据管理管道紊流的不同设计，甚至在低速时也会出现。因此，风速仪测量过程应在管道的直线部分进行。直线部分的起点应至少在测量点前10×D(D=管道直径，单位为CM)外;终点至少在测量点后4×D处。流体截面不得有任何遮挡(棱角，重悬，物等)。 2、叶轮风速仪 风速计的叶轮式探头的工作原理是基于把转动转换成电信号，先经过一个临近感应开头，对叶轮的转动进行“计数”并产生一个脉冲系列，再经检测仪转换处理，即可得到转速值。风速仪的大口径探头(60mm,100mm)适合于测量中、小流速的紊流(如在管道出口)。风速计的小口径探头更适于测量管道横截面积大于探头横截面积100倍以上的气流。 3、皮托管风速仪 18世纪为法国物理学家H.皮托发明。比较简单的皮托管有一根端部带有小孔的金属细管为导压管，正对流束方向测出流体的总压力;另在金属细管前面附近的主管道壁上再引出一根导压管，测得静压力。差压计与两导压管相连，测出的压力即为动压力。根据伯努利定理，动压力与流速的平方成正比。因此用皮托管可测出流体的流速。在结构上进行改进后即成为组合式皮托管，即皮托-静压管。它是一根弯成直角的双层管。外套管与内套管之间封口，在外套管周围有若干小孔。测量时，将此套管插入被测管道中间。内套管的管口正对流束方向，外套管周围小孔的孔口恰与流束方向垂直，这时测出内外套管的压差即可计算出流体在该点的流速。皮托管常用以测量管道和风洞中流体的速度，也可测量河流速度。如果按规定测量得到各截面的流速，经过积分即可用以测量管道中流体的流量。但当流体中含有少量颗粒时，有可能堵塞测量孔，所以它只适于测量无颗粒流体的流量。所以，皮托管也可以用于测量风速及风的流量，这就是皮托管风速仪的原理。
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