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超声波风速仪是怎样测量风速的?


发布日期:[2022-04-19] 共阅[242]次
  对于风速测量很多人可能会认为是气象台的工作,但其实在工程施工、环境监测等诸多方面都需要实时了解准确的风速情况。而这就离不开对超声波风速仪的了解使用。那么,一般常见的超声波风速仪是怎样测量风速的?它背后的原理具体又都包含什么?
 
  首先,风速仪是测量空气流速的仪器,它的类别较多,气候台站常常用的为风杯风速仪,它由3个互成120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应局部,空杯的凹面都顺向一个方向,整个感应部分装置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。
 
  其次,在平常使用中便携式风速仪因为便于携带、方便使用较为常见,一般都带有数据锁存功能,便于读数。风向部分,采用了自动指北装置,测量时无需人工对北,简化测量操作。便携式风速风向仪为精密仪器,配备高级铝合金手提仪器箱,为仪器提供良好保护,同时便于携带。广泛用于农林、环保、海洋、科学考察等领域测量大气的风参数。
 

超声波风速仪

 

  另外,日常生活中常见风速仪的工作原理基本为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,因而将金属丝风速仪称为“热线”。当流体沿垂直方向流过金属丝时,将带走金属丝的一些热量,使金属丝温度降下。
 
  依据强制对流热替换理论,可导出热线消散的热量Q与流体的速度v之间存在关系式。金属丝一般用铂、铑、钨等熔点高、延展性好的金属制成。经用的丝直径为5μm,长为2 mm,较小的探头直径仅1μm,长为0.2 mm。依据不同的用处,热线探头还做成双丝、三丝、斜丝及V形、X形等。为了减少强度,有时用金属膜替代金属丝,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。
 
  最后,热线探头在运用前必需实行校准,静态校准是在专门的规范风洞里实行的,测量流速与输出电压之间的关系并画成规范曲线,动态校准是在已知的脉动流场中实行的,或在风速仪加热电路中加上一脉动电信号,校验热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。

 

 
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