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热式风速仪原理技术
热式风速仪原理技术;
热式风速仪是测量空气流速的仪器。它的种类较多,气象台站*常用的为风杯风速计,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。另一种旋转式风速计为旋桨式风速计,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。
热式风速仪(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“专线”。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,可导出专线散失的热量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,R、I分别为专线的电阻和流过的电流强度,ΔT为专线与流体的温度差,A、B为与流体和专线有关的物理常数。考虑到专线材料的电阻温度特性,(D3.4.4a)式可化为(D3.4.4b)
上式中U为专线的输出电压,A’,B’为与专线的电阻温度系数有关的物理常数,由实验确定。这样通过测量专线两端的电压,即可确定流速。
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