技術(shù)文章
Technical articles式風(fēng)速計(Hot wire Anemometer,簡稱HWA),發(fā)明于20世紀(jì)20年代。風(fēng)速儀基本原理是將一根細的金屬絲放在流體中,通電流加熱金屬絲,使其溫度高于流體的溫度,因此將金屬絲稱為“"。當(dāng)流體沿垂直方向流過金屬絲時,將帶走金屬絲的一部分熱量,使金屬絲溫度下降。根據(jù)強迫對流熱交換理論,可導(dǎo)出散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關(guān)系式
式稱為金(L.V.King,1914)公式,R、I分別為的電阻和流過的電流強度,T為與流體的溫度差,A、B為與流體和有關(guān)的物理常數(shù)??紤]到材料的電阻溫度特性.
上式中U為的輸出電壓,A,B為與的電阻溫度系數(shù)有關(guān)的物理常數(shù),由實驗確定。這樣通過測量兩端的電壓,即可確定流速。
標(biāo)準(zhǔn)的探頭由兩根支架張緊一根短而細的金屬絲組成,如圖2.1所示。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm,長為2 mm;小的探頭直徑僅1μm,長為0.2 mm。根據(jù)不同的用途,探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強度,有時用金屬膜代替金屬絲,通常在一熱絕緣的基體上噴鍍一層薄金屬膜,稱為熱膜探頭,如圖2.2所示。探頭在使用前必須進行校準(zhǔn)。靜態(tài)校準(zhǔn)是在專門的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞里進行的,測量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫成標(biāo)準(zhǔn)曲線;動態(tài)校準(zhǔn)是在已知的脈動流場中進行的,或在風(fēng)速儀加熱電路中加上一脈動電信號,校驗風(fēng)速儀的頻率響應(yīng),若頻率響應(yīng)不佳可用相應(yīng)的補償線路加以改善。風(fēng)速儀hot-wire anemometer
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度,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(fēng)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。式風(fēng)速計與皮托管相比,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.
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