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浅析便携式风速仪的原理及优点

浅析便携式风速仪的原理及优点
　　风速计 (anemometer) 顾名思义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。
　　便携式风速仪的原理
　　风速计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，因此将金属丝风速计称为“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。标准的专线探头由两根支架张紧一根短而细的金属丝组成，金属丝通常用铂、铑、钨等熔点高、延展性好的金属制成。常用的丝直径为5μm，长为2 mm;*小的探头直径仅1μm，长为0.2 mm。根据不同的用途，专线探头还做成双丝、三丝、斜丝及V形、X形等。为了增加强度，有时用金属膜代替金属丝，通常在一热绝缘的基体上喷镀一层薄金属膜，称为热膜探头，专线探头在使用前必须进行校准。静态校准是在专门的标准风洞里进行的，测量流速与输出电压之间的关系并画成标准曲线;动态校准是在已知的脉动流场中进行的，或在风速仪加热电路中加上一脉动电信号，校验专线风速仪的频率响应，若频率响应不佳可用相应的补偿线路加以改善。
　　风速计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(称专线)置于气流中，专线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致专线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。通过专线的电流保持不变，温度变化时，专线电阻改变，因而两端电压变化，由此测量流速;②恒温式。专线的温度保持不变，如保持150℃，根据所需施加的电流可度量流速。恒温��比恒流式应用更广泛。专线长度一般在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。专线除普通的单线式外，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。从专线输出的电信号，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。专线风速仪与皮托管相比，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。

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