風(fēng)速儀
風(fēng)速計anemometer是測量空氣流速的儀器。它的種類較多，氣象臺站最常用的為風(fēng)杯風(fēng)速計，它由3個互成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方向。整個感應(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)。另一種旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速計為旋槳式風(fēng)速計，由一個三葉或四葉螺旋槳組成感應(yīng)部分，將其安裝在一個風(fēng)向標的前端，使它隨時對準風(fēng)的來向。槳葉繞水平軸以正比于風(fēng)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。常用的風(fēng)速計類型還有：利用被加熱物體的散熱率與風(fēng)速相關(guān)原理制成的熱線風(fēng)速計；利用聲波傳布速度受風(fēng)速影響因而增加和減低原理制成的超聲波風(fēng)速表。
風(fēng)速儀的探頭選擇
0至100m/s的流速測量范圍可以分為三個區(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的精確測量；風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪式探頭測量5至40m/s的流速效果最理想；而利用皮托管則可在高速范圍內(nèi)得到最佳結(jié)果。正確選擇風(fēng)速儀的流速探頭的一個附加標準是溫度，通常風(fēng)速儀的熱敏式傳感器的使用溫度約達+-70C。特制風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪探頭可達350C。皮托管用于+350C以上。具體細節(jié)如下：
1 風(fēng)速儀的熱敏式探頭
風(fēng)速儀的熱敏式探頭的工作原理是基于冷沖擊氣流帶走熱元件上的熱量，借助一個調(diào)節(jié)開關(guān)，保持溫度恒定，則調(diào)節(jié)電流和流速成正比關(guān)系。當在湍流中使用熱敏式探頭時，來自各個方向的氣流同時沖擊熱元件，從而會影響到測量結(jié)果的準確性。在湍流中測量時，熱敏式風(fēng)速儀流速傳感器的示值往往高于轉(zhuǎn)輪式探頭。以上現(xiàn)象可以在管道測量過程中觀察到。根據(jù)管理管道紊流的不同設(shè)計，甚至在低速時也會出現(xiàn)。因此，風(fēng)速儀測量過程應(yīng)在管道的直線部分進行。直線部分的起點應(yīng)至少在測量點前10×D（D=管道直徑，單位為CM）外；終點至少在測量點后4×D處。流體截面不得有任何遮擋。（棱角，重懸，物等）
2 風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪式探頭
風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪式探頭的工作原理是基于把轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成電信號，先經(jīng)過一個臨近感應(yīng)開頭，對轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動進行“計數(shù)”并產(chǎn)生一個脈沖系列，再經(jīng)檢測儀轉(zhuǎn)換處理，即可得到轉(zhuǎn)速值。風(fēng)速儀的大口徑探頭（60mm,100mm)適合于測量中、小流速的紊流（如在管道出口）。風(fēng)速儀的小口徑探頭更適于測量管道橫截面大于探險頭橫截面貌一新100倍以上的氣流
熱線風(fēng)速儀簡介
熱線風(fēng)速儀（Hot wire Anemometer，簡稱HWA），發(fā)明于20世紀20年代。其基本原理是將一根細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，因此將金屬絲稱為“熱線”。當流體沿垂直方向流過金屬絲時，將帶走金屬絲的一部分熱量，使金屬絲溫度下降。根據(jù)強迫對流熱交換理論，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(D3.4.4a)
上式稱為金（L.V.King,1914）公式，R、I分別為熱線的電阻和流過的電流強度，ΔT為熱線與流體的溫度差，A、B為與流體和熱線有關(guān)的物理常數(shù)�？紤]到熱線材料的電阻溫度特性，（D3.4.4a）式可化為(D3.4.4b)
上式中U為熱線的輸出電壓，A’，B’為與熱線的電阻溫度系數(shù)有關(guān)的物理常數(shù)，由實驗確定。這樣通過測量熱線兩端的電壓，即可確定流速。
標準的熱線探頭由兩根支架張緊一根短而細的金屬絲組成，金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm，長為2 mm；最小的探頭直徑僅1μm，長為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。為了增加強度，有時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行校準。靜態(tài)校準是在專門的標準風(fēng)洞里進行的，測量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫成標準曲線；動態(tài)校準是在已知的脈動流場中進行的，或在風(fēng)速儀加熱電路中加上一脈動電信號，校驗熱線風(fēng)速儀的頻率響應(yīng)，若頻率響應(yīng)不佳可用相應(yīng)的補償線路加以改善。
熱線風(fēng)速儀的優(yōu)點是（1）體積小，對流場干擾小；（2）適用范圍廣。不僅可用于氣體也可用于液體，在氣體的亞聲速、跨聲速和超聲速流動中均可使用；除了測量平均速度外，還可測量脈動值和湍流量；除了測量單方向運動外還可同時測量多個方向的速度分量。（3）頻率響應(yīng)高，可高達1 MH z。（4）測量精度高，重復(fù)性好。熱線風(fēng)速儀的缺點是探頭對流場有一定干擾，熱線容易斷裂。
熱線風(fēng)速儀的主要用途是（1）測量平均流動的速度和方向。（2）測量來流的脈動速度及其頻譜。（3）測量湍流中的雷諾應(yīng)力及兩點的速度相關(guān)性、時間相關(guān)性。（4）測量壁面切應(yīng)力（通常是采用與壁面平齊放置的熱膜探頭來進行的，原理與熱線測速相似）。（5）測量流體溫度（事先測出探頭電阻隨流體溫度的變化曲線，然后根據(jù)測得的探頭電阻就可確定溫度。除此以外還開發(fā)出許多專業(yè)用途。
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