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三種風速測量儀介紹及其工作原理

時間:2017-1-10 閱讀:2490
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1、熱式風速儀
將流速信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕囊环N測速儀器,也可測量流體溫度或密度。其原理是,將一根通電加熱的細金屬絲(稱)置于氣流中,在氣流中的散熱量與流速有關(guān),而散熱量導(dǎo)致溫度變化而引起電阻變化,流速信號即轉(zhuǎn)變成電信號。它有兩種工作模式:①恒流式。通過的電流保持不變,溫度變化時,電阻改變,因而兩端電壓變化,由此測量流速。②恒溫式。的溫度保持不變,如保持150℃,根據(jù)所需施加的電流可度量流速。恒溫式比恒流式應(yīng)用更廣泛。
長度一般在0.5~2毫米范圍,直徑在1~10微米范圍,材料為鉑、鎢或鉑銠合金等。若以一片很薄(厚度小于0.1微米)的金屬膜代替金屬絲,即為熱膜風速儀,功能與熱絲相似,但多用于測量液體流速。除普通的單線式外,還可以是組合的雙線式或三線式,用以測量各個方向的速度分量。從輸出的電信號,經(jīng)放大、補償和數(shù)字化后輸入計算機,可提高測量精度,自動完成數(shù)據(jù)后處理過程,擴大測速功能,如同時完成瞬時值和時均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流參數(shù)的測量。風速儀[1]與皮托管相比,具有探頭體積小,對流場干擾小;響應(yīng)快,能測量非定常流速;能測量很低速(如低達0.3米/秒)等優(yōu)點。
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,甚在低速時也會出現(xiàn)。因此,風速儀測量過程應(yīng)在管道的直線部分進行。直線部分的起點應(yīng)少在測量點*×D(D=管道直徑,單位為CM)外;終點少在測量點后4×D處。流體截面不得有任何遮擋(棱角,重懸,物等)。
2、葉輪風速儀
風速計的葉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,對葉輪的轉(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)。風速計的小口徑探頭更適于測量管道橫截面積大于探頭橫截面積100倍以上的氣流。
3、皮托管風速儀
18世紀為法國物理學家H.皮托發(fā)明。簡單的皮托管有一根端部帶有小孔的金屬細管為導(dǎo)壓管,正對流束方向測出流體的總壓力;另在金屬細管前面附近的主管道壁上再引出一根導(dǎo)壓管,測得靜壓力。差壓計與兩導(dǎo)壓管相連,測出的壓力即為動壓力。根據(jù)伯努利定理,動壓力與流速的平方成正比。因此用皮托管可測出流體的流速。在結(jié)構(gòu)上進行改進后即成為組合式皮托管,即皮托-靜壓管。它是一根彎成直角的雙層管。外套管與內(nèi)套管之間封口,在外套管周圍有若干小孔。測量時,將此套管插入被測管道中間。內(nèi)套管的管口正對流束方向,外套管周圍小孔的孔口恰與流束方向垂直,這時測出內(nèi)外套管的壓差即可計算出流體在該點的流速。皮托管常用以測量管道和風洞中流體的速度,也可測量河流速度。如果按規(guī)定測量得到各截面的流速,經(jīng)過積分即可用以測量管道中流體的流量。但當流體中含有少量顆粒時,有可能堵塞測量孔,所以它只適于測量無顆粒流體的流量。所以,皮托管也可以用于測量風速及風的流量,這就是皮托管風速儀的原理。

 

 

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