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热式风速仪原理 风速仪是如何工作的

时间:2020-08-13    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

热式风速仪原理

(由于部分图片不能显示,导致本文并不完整,详细资料可点击下载word文档后阅读) 1、原理简介 热线测速仪(Hot wire Anemometer,简称HWA),发明于20世纪20年代。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 (D3.4.4a) 上式称为金(L.V.King,1914)公式,RI分别为热线的电阻和流过的电流强度,ΔT为热线与流体的温度差,A、B为与流体和热线有关的物理常数。考虑到热线材料的电阻温度特性,(D3.4.4a)式可化为   (D3.4.4b) 上式中U为热线的输出电压,A’,B’为与热线的电阻温度系数有关的物理常数,由实验确定。这样通过测量热线两端的电压,即可确定流速。   2、探头的结构               21                            22        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,如图2.1所示。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;最小的探头直径仅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,如图2.2所示。   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,或在测速仪加热电路中加上一脉动电信号,校验热线测速仪的频率响应,若频率响应不佳可用相应的补偿线路加以改善。      热线测速仪的优点是(1)体积小,对流场干扰小;(2)内部设有温度补偿,在一定温度范围内能够保持高精度。(3)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;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。(4)频率响应高,可高达1 MH z。(5)测量精度高,重复性好。热线测速仪的缺点是探头对流场环境有一定要求。比如,测试环境要较洁净,且测试探头对环境温度有一定要求。      热线测速仪的主要用途是(1)测量平均流动的速度和方向。(2)测量来流的脉动速度及其频谱。(3)测量湍流中的雷诺应力及两点的速度相关性、时间相关性。(4)测量壁面切应力(通常是采用与壁面平齐放置的热膜探头来进行的,原理与热线测速相似)。(5)测量流体温度(事先测出探头电阻随流体温度的变化曲线,然后根据测得的探头电阻就可确定温度。除此以外还开发出许多专业用途
风速仪的校准维护

  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较佳工作状态。

  除保持日常数据的准确性外,日常维护使用中还要注意以下几点:

  1、禁止在可燃性气体环境中使用风速计

  2、禁止将风速计探头置于可燃性气体中。否则,可能导致火灾甚至爆炸。

  3、请依据使用说明书的要求正确使用风速计。使用不当,可能导致触电、火灾和传感器的损坏。

  4、在使用中,如遇风速计散发出异常气味、声音或冒烟,或有液体流入风速计内部,请立即关机取出电池。否则,将有被电击、火灾和损坏风速计的危险。

  5、不要将探头和风速计本体暴露在雨中。否则,可能有电击、火灾和伤及人身的危险。

  6、不要触摸探头内部传感器部位。

  7、风速计长期不使用时,请取出内部的电池。否则,将电池可能漏液,导致风速计损坏。

  8、不要将风速计放置在高温、高湿、多尘和阳光直射的地方。否则,将导致内部器件的损坏或风速仪性能变坏。

  9、不要用挥发性液体来擦拭风速计。否则,可能导致风速仪壳体变形变色。风速计表面有污渍时,可用柔软的织物和中性洗涤剂来擦拭。

  10、不要摔落或重压风速计。否则,将导致风速计的故障或损坏。

  11、不要在风速计带电的情况下触摸探头的传感器部位。否则,将影响测量结果或导致风速计内部电路的损坏。

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风速仪 风速仪的校准维护_风速仪
风速仪的安装

  风速仪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仪,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,另一种旋转式风速仪为旋桨式风速仪,由一个三叶或四叶螺旋桨组成感应部分,将其安装在一个风向标的前端,使它随时对准风的来向,桨叶绕水平轴以正比于风速的转速旋转。

  风速仪的安装:  一、对安装地点的选择:  1、不要把风速仪安装在靠近高能雷达或无线发射器的旁边。可以进行现场勘测,以确定当地的电子干扰,不要与任何雷达扫描装置在一个平面上安装,至少应该保持2m以上的距离;  2、建议和周围一些无线电接受天线保持距离;  3、避免周围建筑物比如树、电线杆、高楼等这些可能会影响到气流或产生紊乱的装置,这可能对测量精度产生影响。可以安装在盛行风的一侧;  4、按照世界气象组织(WMO)给出的建议:风速仪安装标准:在开阔地区超过地面10米以上,开阔地区的定义是风速仪和任何障碍物之间的距离是障碍物高度的10倍以上。  二、安装注意事项:  1、确保CDBJ-F30J热球风速仪根据用户手册正确接地;  2、确保线缆长度低于最大线缆长度限制,如果线缆割断后又没有正确的连接,或者线缆屏蔽线没有很好维护,EMC(电磁兼容性)可能会降低;  3、不需要创建接地回路,根据安装指导说明进行接线;  4、保证仪器在运行中的持续电源供应。  三、线缆:  1、对线缆的要求:  ①为确保传输的信号不受外界的干扰,线缆必须加屏蔽,PVC外套,导线大小要求为(24AWG),如果仪器有加热装置,加热电源导线大小要求为(18AWG);  ②在使用推荐线缆、波特率9600下,最大线缆长度不能超过1km;  2、重要提示:  ①不要把线缆中的任何导线相互连接在一起,以免对仪器造成损害,裸露的导线必须屏蔽起来,不要把仪器0V、加热、模拟输出0V或数字输出Data-连接到一块或接地;  ②终端盒到主机系统的线缆类型必须符合如上规格,必须给线缆开出合适的管道或电缆槽,以避免机械装置对线缆的伤害,必须使用束线夹或束线带对线缆进行固定,以减少线缆对连接头的拉扯。  四、接地:  为了正确操作,最大限度避免雷电损害,EC-A1必须通过安装管正确接地,不完全接地将会降低EC-A1的性能,尤其在电磁干扰比较严重的地方,接地导线通过底部的M6螺孔与仪器连接,导线截面积最小6mm;  五、机械装置:  1、仪器的固定  用户可根据实际需要,灵活地选择安装方式,但必须保证仪器垂直放置,固定牢固;  2、方向的确定  仪器顶部标有指示箭头,箭头“N”相对应于仪器的0°u30456X位,在安装过程中,必须用精密的方向测定仪器先测定某个固定方向,“零位”指示箭头依据这个方向来确定仪器的安装方位,通常选择指北安装(或者指向其它方向安装),然后固定好仪器。

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