風(fēng)速測量儀

風(fēng)速測量儀種類很多，大體分為熱式、差壓式、超聲波式、風(fēng)杯式幾類。其中熱式中又分為熱球式、熱線式、熱敏式幾類。

熱球式風(fēng)速計測量原理：

熱球式風(fēng)速儀測桿探頭的頂部有一微小的風(fēng)速傳感器（玻璃球）,球內(nèi)燒有鎳鉻絲線圈（加熱線圈）和熱電偶。該傳感器直接暴露在氣流中,當(dāng)一定大小的電流通過加熱線圈后,玻璃球被加熱到一定溫度,此時，在熱電偶兩端出現(xiàn)相應(yīng)的熱電勢。當(dāng)處于靜止空氣中（風(fēng)速為零）時，熱電勢為一固定值；在測量風(fēng)速時，氣流使熱電偶的工作環(huán)境溫度下降，熱偶兩端的熱電勢發(fā)生變化，其值為風(fēng)速的函數(shù)。因此通過熱電勢的測量可以計算出相應(yīng)的風(fēng)速值。

熱球式風(fēng)速計特別適合測量微風(fēng)速，如0.1-0.5m/s風(fēng)速更是其優(yōu)勢，準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性要優(yōu)于其他形式的熱式風(fēng)速儀。

熱球式風(fēng)速儀

風(fēng)是空氣流動時產(chǎn)生的一種自然現(xiàn)象?？諝饬鲃佑猩舷铝鲃雍妥笥伊鲃?，上下流動為垂直運(yùn)動，也叫對流；左右流動為水平運(yùn)動，也就是風(fēng)。風(fēng)是一個矢量，用風(fēng)向和風(fēng)速表示。當(dāng)前，風(fēng)速測量的儀器主要有下列幾種：

最大瞬時風(fēng)速風(fēng)杯風(fēng)速計

風(fēng)杯風(fēng)速計是最常見的一種風(fēng)速計。轉(zhuǎn)杯式風(fēng)速計最早由英國魯賓孫發(fā)明，當(dāng)時是四杯，后來改用三杯。它由3個互成120°固定在支架上的拋物錐空杯組成感應(yīng)部分，空杯的凹面都順向一個方向。整個感應(yīng)部分安裝在一根垂直旋轉(zhuǎn)軸上，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)杯繞軸以正比于風(fēng)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速可以用電觸點(diǎn)、測速發(fā)電機(jī)或光電計數(shù)器等記錄。

最大瞬時風(fēng)速葉輪風(fēng)速儀

風(fēng)速計的葉輪式探頭的工作原理是基于把轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成電信號，先經(jīng)過一個臨近感應(yīng)開頭，對葉輪的轉(zhuǎn)動進(jìn)行“計數(shù)”并產(chǎn)生一個脈沖系列，再經(jīng)檢測儀轉(zhuǎn)換處理，即可得到轉(zhuǎn)速值。

最大瞬時風(fēng)速熱線風(fēng)速計

一根被電流加熱的金屬絲，流動的空氣使它散熱，利用散熱速率和風(fēng)速的平方根成線性關(guān)系，再通過電子線路線性化（以便于刻度和讀數(shù)），即可制成熱線風(fēng)速計。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點(diǎn)高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm，長為2mm；最小的探頭直徑僅1μm，長為0.2mm。根據(jù)不同的用途，熱線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強(qiáng)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。熱線探頭在使用前必須進(jìn)行校準(zhǔn)。靜態(tài)校準(zhǔn)是在專門的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞里進(jìn)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(jìn)行的，或在風(fēng)速儀加熱電路中加上一脈動電信號，校驗熱線風(fēng)速儀的頻率響應(yīng)，若頻率響應(yīng)不佳可用相應(yīng)的補(bǔ)償線路加以改善。

4、超聲波風(fēng)速儀

超聲風(fēng)速風(fēng)向儀的工作原理是利用超聲波時差法來實現(xiàn)風(fēng)速的測量。通過正、逆壓電效應(yīng)實現(xiàn)高頻聲能和電能之間的相互轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)超聲波的發(fā)射和接收。由于它很好地克服了機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向儀固有的缺陷，因而能全天候地、長久地正常工作，越來越廣泛地得到使用．它將是機(jī)械式風(fēng)速儀的強(qiáng)有力替代品。

超聲波風(fēng)速計的應(yīng)用便利、精確，在很多領(lǐng)域都能靈活運(yùn)用，廣泛應(yīng)用于城市環(huán)境監(jiān)測、風(fēng)力發(fā)電、氣象監(jiān)測、橋梁隧道、航海船舶、航空機(jī)場、各類風(fēng)扇制造業(yè)、需要抽風(fēng)排氣系統(tǒng)的行業(yè)等。

5、皮托管風(fēng)速儀

皮托管是測量氣流總壓和靜壓以確定氣流速度的一種管狀裝置。由法國H.皮托發(fā)明而得名。嚴(yán)格地說，皮托管僅測量氣流總壓，又名總壓管；同時測量總壓、靜壓的才稱風(fēng)速管，但習(xí)慣上多把風(fēng)速管稱作皮托管。皮托管的構(gòu)造，頭部為半球形，后為一雙層套管。測速時頭部對準(zhǔn)來流，頭部中心處小孔（總壓孔）感受來流總壓p0，經(jīng)內(nèi)管傳送至壓力計。頭部后約3～8D處的外套管壁上均勻地開有一排孔（靜壓孔），感受來流靜壓p，經(jīng)外套管也傳至壓力計。對于不可壓縮流動，根據(jù)伯努利方程和能量方程可求出氣流馬赫數(shù)，進(jìn)而再求速度?？倝嚎子幸欢娣e，它所感受的是駐點(diǎn)附近的平均壓強(qiáng)，略低于總壓，靜壓孔感受的靜壓也有一定誤差，其他如制造、安裝也會有誤差，故測算流速時應(yīng)加一個修正系數(shù)ζ。ζ值一般在0.98～1.05范圍內(nèi)，在已知速度之氣流中校正或經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)皮托管校正而確定。皮托管結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，用途很廣。如飛機(jī)頭部或機(jī)翼前緣常裝設(shè)皮托管，測量相對空氣的飛行速度，又稱空速管。