三種風速測量儀及其工作原理

1、熱式風速儀
將流速信號轉變為電信號的一種測速儀器，也可測量流體溫度或密度。其原理是，將一（yī）根通電加熱的細金（jīn）屬絲（稱）置於氣流中，在氣流中的散熱量與流速有關，而散熱量導致溫度變化而引起電阻變化（huà），流速信號即轉變成電信號。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（shí），電阻改變，因而兩（liǎng）端電壓變化，由（yóu）此測量流速。
②恒溫式：的溫度保持不變（biàn），如保持150℃，根據所需施加的電（diàn）流可度量流速。恒溫式比恒流式應用更廣泛。
長度一（yī）般在0.5～2毫米範圍，直（zhí）徑在1～10微米範圍，材料為鉑、鎢或鉑銠合金等。若以一片很薄（厚度小（xiǎo）於0.1微米）的金屬膜代替金屬絲，即為熱膜風速儀，功能（néng）與熱絲相似，但多用於測量液體流速。除普（pǔ）通的單線式外，還可以（yǐ）是組合的雙線（xiàn）式或三線式，用以測量各個方向（xiàng）的速度分量。從輸出的電信號，經放大、補償和數字（zì）化（huà）後輸入計算機，可提高測量精度，自動完成數據後處理過程，擴大測速功能，如同時（shí）完成瞬時值和（hé）時均值、合速度和（hé）分速度、湍流度和（hé）其他湍流（liú）參數的測量。風速儀[1]與皮托管相比，具有探頭體積小，對流場幹擾小；響應快，能測量非定常流速；能測量很低速（如低達0.3米／秒)等優點。
當在湍（tuān）流中使用熱敏式探頭時，來自各個方向的氣流同時衝擊熱元件，從而會影響到測量結果的準確性（xìng）。在湍流（liú）中測（cè）量時，熱敏式風速儀（yí）流速傳感器的示值往往高於轉輪式探頭。以上現象可以在（zài）管道測量過程（chéng）中觀察到。根據管理管道紊流的不同設計，甚至在低（dī）速時也會出現。因此，風速儀測量過程應在管道的直線（xiàn）部分進行。直（zhí）線部分的起點應至少在測量點*×D（D=管道直徑，單位為CM）外；終點（diǎn）至少（shǎo）在測量點後4×D處。流體截麵（miàn）不得有任何遮擋（dǎng）（棱角，重懸，物（wù）等）。
2、葉輪風速儀
風速計的葉（yè）輪式探頭的工作原理是基於把轉動轉換成電信（xìn）號，先經過一個臨近感應開頭，對葉輪的轉動進行“計（jì）數” 並產（chǎn）生一個脈衝係列，再經檢測儀轉換處理，即可得到轉速值。風速儀的大口徑（jìng）探頭（60mm，100mm）適合於測量中、小（xiǎo）流速的紊流（如在（zài）管道出口）。風速計（jì）的（de）小口徑探頭（tóu）更（gèng）適於測量管道（dào）橫截麵（miàn）積（jī）大於探頭橫截麵積100倍以上的氣流。
3、皮托管風速（sù）儀
18世紀為法國物理學家H.皮托發明。zui簡單的皮托管有一根端部帶有小孔的金屬細（xì）管為導壓管，正（zhèng）對流束方向測出流體的總壓力；另在金屬細管前（qián）麵附近的主管道壁（bì）上再引出一根導（dǎo）壓管，測得靜壓力（lì）。差壓計與兩導壓管（guǎn）相連，測出的壓（yā）力即為動壓力。根（gēn）據伯努利定理，動壓力與流速的平方（fāng）成正比。因此用皮托管可測出流體的流速。在結構上進行改進後即成為組合式皮托管（guǎn），即皮托-靜壓管。它是一（yī）根彎成直角的雙層管。外（wài）套管與內套管之間封口，在外套管周圍有若幹小孔（kǒng）。測量時，將此（cǐ）套管插入被測管道中間。內（nèi）套管的管口正對流束方向，外（wài）套管周圍小孔的孔口恰與流束方向垂直（zhí），這時測出內外套管的壓差即可計算出流體在該點的流速。皮托（tuō）管常（cháng）用（yòng）以測量管道和風洞中流體的速度，也可測量河流速度（dù）。如（rú）果按規定測（cè）量得到各截麵的流速，經（jīng）過積分即可用以測量管道中流體的流量。但當流（liú）體中（zhōng）含有少量顆粒（lì）時，有可能（néng）堵塞測量孔，所以它隻適於測量無顆粒流體的流量（liàng）。所以，皮托管也可以用於（yú）測量風（fēng）速及風的流量，這就是皮托（tuō）管風速（sù）儀的原理（lǐ）。