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三种风速测量仪介绍及其工作原理
点击次数:152 发布时间:2018-09-11

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置于气流中,在气流中的散热量与流速有关,而散热量导致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。通过的电流保持不变,温度变化时,电阻改变,因而两端电压变化,由此测量流速。②恒温式。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。
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。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。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。最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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