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三(sān)種(zhǒng)風速測(cè)量儀(yí)及其(qí)工作(zuò)原(yuán)理
更新時(shí)間:2024-04-09 點(diǎn)擊(jī)次數:2636

三種(zhǒng)風速(sù)測量儀及其工作(zuò)原理

1.熱(rè)式風速儀

將流速信號轉變為電信號(hào)的一種測速儀器,也可(kě)測量流體(tǐ)溫(wēn)度或密度。其原理是(shì),將(jiāng)一根通電(diàn)加熱的細(xì)金屬絲(稱(chēng)熱(rè)綫)置於(yú)氣(qì)流中(zhōng),熱綫在氣流(liú)中(zhōng)的(dí)散(sàn)熱量與流速有關,而(ér)散(sàn)熱量導(dǎo)致(zhì)熱(rè)綫溫(wēn)度(dù)變化而引起(qǐ)電(diàn)阻變化,流速信(xìn)號即(jí)轉(zhuǎn)變(biàn)成電(diàn)信(xìn)號(hào)。它(tā)有兩(liǎng)種工作模式:①恒流式(shì)。通(tōng)過(guò)熱(rè)綫的電流保(bǎo)持(chí)不變(biàn),溫(wēn)度變(biàn)化(huà)時,熱(rè)綫電阻改(gǎi)變,因而(ér)兩端(duān)電壓變(biàn)化(huà),

由(yóu)此測(cè)量流速;②恒(héng)溫式(shì)。熱綫的溫(wēn)度保(bǎo)持(chí)不(bù)變(biàn),如保持(chí)150℃,根(gēn)據所(suǒ)需(xū)施加(jiā)的電流可(kě)度(dù)量流速。恒溫式比恒流式應(yīng)用(yòng)更廣(guǎng)泛。

熱綫(xiàn)長(cháng)度一(yī)般(bān)在0.5~2毫米(mǐ)範圍,直徑(jìng)在1~10微(wēi)米範圍,材料為鉑(bó),鎢(wū)或鉑銠(lǎo)合金等。若(ruò)以(yǐ)一片很薄(厚度(dù)小(xiǎo)於(yú)0.1微(wēi)米(mǐ))的(dí)金(jīn)屬(shǔ)膜代替(tì)金(jīn)屬(shǔ)絲(sī),即為(wéi)熱膜風速儀(yí),功能與熱絲相(xiāng)似,但(dàn)多(duō)用於測量液體流速(sù)。熱綫除(chú)普通的(dí)單(dān)綫(xiàn)式(shì)外(wài),還(huán)可(kě)以是(shì)組合(hé)的(dí)雙(shuāng)綫(xiàn)式或三綫式(shì),用以(yǐ)測(cè)量各(gè)個方(fāng)向的(dí)速度(dù)分量。從(cóng)熱(rè)綫輸(shū)出的電信(xìn)號,經(jīng)放大(dà),補(bǔ)償(cháng)和(hé)數字(zì)化後輸入計(jì)算(suàn)機,可(kě)提(tí)高測(cè)量(liáng)精度,自動完(wán)成(chéng)數據後處理過程,擴大(dà)測速功能,如同時完(wán)成瞬(shùn)時(shí)值(zhí)和(hé)時均(jūn)值(zhí),合(hé)速度和(hé)分速度,湍(tuān)流(liú)度和(hé)其(qí)他湍(tuān)流參(cān)數(shù)的測(cè)量。熱(rè)綫(xiàn)風(fēng)速儀[1]與(yǔ)皮托管相比,具有探頭體積小,對流(liú)場幹擾小;響應(yīng)快,能(néng)測量非定常(cháng)流速(sù);能測量很低(dī)速(sù)(如低達(dá)0.3米(mǐ)/秒)等優點(diǎn)。

當在(zài)湍流中(zhōng)使(shǐ)用(yòng)熱(rè)敏(mǐn)式探(tàn)頭(tóu)時(shí),來自各個方向的氣(qì)流同(tóng)時衝(chōng)擊熱元(yuán)件,從而會影(yǐng)響到測量(liáng)結(jié)果(guǒ)的(dí)準確性。在湍流中測量時,熱敏式(shì)風速儀(yí)流(liú)速傳感(gǎn)器的示值(zhí)往往高於轉(zhuǎn)輪式(shì)探頭。以上現象可以在管道測量過(guò)程中(zhōng)觀察到。根(gēn)據管(guǎn)理管(guǎn)道紊流的不同(tóng)設(shè)計(jì),甚(shèn)至在低(dī)速時(shí)也(yě)會出(chū)現。因此,風(fēng)速(sù)儀(yí)測(cè)量(liáng)過程應在(zài)管道的直綫部分進(jìn)行(háng)。直(zhí)綫部分的起(qǐ)點(diǎn)應至少在(zài)測量點(diǎn)

01-圖.jpg

D(D=管道直徑,單(dān)位(wèi)為CM)外(wài);終點至少(shǎo)在(zài)測量點(diǎn)後(hòu)4×D處(chǔ)。流(liú)體(tǐ)截(jié)麵不得(dé)有任何遮擋(棱(léng)角,重(zhòng)懸,物(wù)等)。

2.葉(yè)輪風(fēng)速儀

風速計(jì)的(dí)葉(yè)輪式探頭(tóu)的工作原(yuán)理是(shì)基(jī)於(yú)把轉動(dòng)轉(zhuǎn)換(huàn)成電(diàn)信號(hào),先經過(guò)一(yī)個臨(lín)近感(gǎn)應開(kāi)頭(tóu),對(duì)葉(yè)輪(lún)的轉(zhuǎn)動進行(háng)“計(jì)數(shù)" 並產(chǎn)生(shēng)一(yī)個(gè)脈衝係列,再(zài)經檢測儀(yí)轉(zhuǎn)換(huàn)處(chǔ)理,即(jí)可(kě)得到轉速值(zhí)。風(fēng)速儀的大(dà)口徑探頭(60mm,100mm)適(shì)合於(yú)測量(liáng)中,小流(liú)速的(dí)紊(wěn)流(如在管道出口)。風速計(jì)的(dí)小(xiǎo)口(kǒu)徑(jìng)探(tàn)頭更(gēng)適於測(cè)量(liáng)管道橫截(jié)麵積(jī)大(dà)於(yú)探頭(tóu)橫截麵(miàn)積100倍以上(shàng)的氣流。

3.皮(pí)托(tuō)管(guǎn)風(fēng)速儀(yí)

18世紀為(wéi)法(fǎ)國(guó)物理學家H.皮(pí)托發(fā)明(míng)。的皮托管(guǎn)有一根端部(bù)帶有(yǒu)小(xiǎo)孔的金(jīn)屬細管為導壓管(guǎn),正對(duì)流(liú)束(shù)方向(xiàng)測(cè)出(chū)流體的(dí)總壓力;另在金(jīn)屬(shǔ)細管(guǎn)前麵附近的(dí)主管(guǎn)道壁上再引(yǐn)出(chū)一根導壓管,測得靜壓(yā)力。差壓(yā)計(jì)與兩(liǎng)導(dǎo)壓(yā)管(guǎn)相(xiāng)連,測出的壓力(lì)即為(wéi)動壓(yā)力。根據伯努(nǔ)利(lì)定理(lǐ),動(dòng)壓力(lì)與流速(sù)的(dí)平方成(chéng)正比(bǐ)。因此用皮托(tuō)管可(kě)測(cè)出(chū)流體的流速(sù)。在結(jié)構上(shàng)進行改(gǎi)進後即成為組(zǔ)合(hé)式皮托管,即(jí)皮(pí)托-靜(jìng)壓(yā)管(guǎn)。它是(shì)一(yī)根彎(wān)成(chéng)直角的雙(shuāng)層管。外(wài)套管與(yǔ)內套管之間封口(kǒu),在外(wài)套(tào)管(guǎn)周圍(wéi)有若幹小(xiǎo)孔(kǒng)。測量(liáng)時(shí),將此(cǐ)套(tào)管插(chā)入被測管道(dào)中(zhōng)間(jiān)。內套(tào)管(guǎn)的(dí)管口正對流(liú)束方向(xiàng),外(wài)套(tào)管周(zhōu)圍小孔(kǒng)的孔口恰(qià)與流束(shù)方(fāng)向(xiàng)垂(chuí)直,這時測出(chū)內(nèi)外(wài)套管的壓(yā)差即可(kě)計算出(chū)流(liú)體(tǐ)在該(gāi)點的流速(sù)。皮(pí)托(tuō)管常用以(yǐ)測量管道和風洞中流(liú)體的(dí)速度(dù),也(yě)可測量河流(liú)速(sù)度。如(rú)果按規定測量得(dé)到各(gè)截麵(miàn)的流(liú)速(sù),經過積分即(jí)可(kě)用以(yǐ)測(cè)量管道中流體(tǐ)的流(liú)量。但當(dāng)流(liú)體中(zhōng)含(hán)有少量(liáng)顆(kē)粒(lì)時,有可能堵塞(sāi)測量(liáng)孔,所以它(tā)隻(zhī)適於(yú)測量(liáng)無顆(kē)粒(lì)流體的流(liú)量。所(suǒ)以,皮(pí)托管也(yě)可(kě)以用(yòng)於(yú)測(cè)量風速及風的流(liú)量,這就(jiù)是皮托(tuō)管(guǎn)風速(sù)儀的原(yuán)理.


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