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风速仪、风量计百科

风速仪、风量计
  风速计(anemometer) 顾名思义是测量空气流速的仪器。它的种类较多,气象台站最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...   详细内容>>

  风速计(anemometer) 顾名思义是测量空气流速的仪器。它的种类较多,气象台站最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。 ~风速计(anemometer) 顾名思义是测量空气流速的仪器。它的种类较多,气象台站最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。
  风速计的应用很广泛,在所有领域都能灵活运用,广泛应用于电力、钢铁、石化、节能等行业,在北京奥运会中还有其他的应用,帆船比赛,划艇比赛,野外射击比赛等都需要用到风速仪来测量。现在的风速仪比较先进,除了测量风速外同时还可以测风温、风量。有很多行业都需要用到风速仪,推荐使用的行业:出海捕捞业、各类风扇制造业、需要抽风排气系统的行业等等。 不同的季节及不同的地理形势,都会令到大气中的风向不断变动。如海边日夜的风向不同,冬季及夏季亦有不同的季候风。研究风向可帮助我们预测及研究气候的变化。研究风向需要使用风速计。风速计的设计多为箭状,也有做成动物形态,像公鸡造型的。风速计的箭羽部份会随风向转动。风速计需装置於没有建筑物或树木等,阻扰风移动的地方。

数字风速仪


  数字风速仪是专为各种大型机械设备研制开发的大型智能风速传感报警设备,其内部采用了先进的微处理器作为控制核心,外围采用了先进的数字通讯技术。系统稳定性高、抗干扰能力强,检测精度高,风杯采用特殊材料制成,机械强度高、抗风能力强,显示器机箱设计新颖独特,坚固耐用,安装使用方便。所有的电接口均符合国际标准,安装时免调试,适用于不同的工作环境。

热线风速仪


  流速计的一种,它的作用原理是将感测元件——一根通以电流而被加热的细金属丝置于通道中,当气体流过它时则将带走一定的 热量,此热量与流体的速度有关。其流速的确定,常用的有两种方法:一是定电流法,即加热金属丝的电流不变,气体带走一部分热量后金属丝的温度就降低,流速愈大温度降低得就愈多;测得金属丝的温度则可得知流速的大小。另一种是定电阻法(即定温度法),改变加热的电流使气体带走的热量得以补充,而使金属丝的 温度保持不变(也称金属丝的电阻值不变);这时流速愈大则所需加热的电流也愈大,测得加热电流值则可得知流速的大小。
  热线长度一般在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。热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。从热线输出的电信号,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。热线 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。
  热线风速仪有两种工作模式:
  1. 恒流式,亦称定电流法,即加热金属丝的电流保持不变,气体带走一部分热量后金属丝的温度就降低,流速愈大温度降低得就愈多;温度变化时,热线电阻改变,两端电压变化,因而测得金属丝的温度则可得知流速的大小。
  2. 恒温式,亦称定电阻法(即定温度法),改变加热的电流使气体带走的热量得以补充,而使金属丝的温度保持不变(也称金属丝的电阻值不变)如保持150℃,;这时流速愈大则所需加热的电流也愈大,根据所需施加的电流(加热电流值)则可得知流速的大小。恒温式比恒流式应用更广泛。
  热线风速仪的主要用途有以下几点:
  1.测量平均流动的速度和方向。
  2.测量来流的脉动速度及其频谱。
  3.测量湍流中的雷诺应力及两点的速度相关性、时间相关性。
  4.测量壁面切应力(通常是采用与壁面平齐放置的热膜探头来进行的,原理与热线测速相似)。
  5.测量流体温度(事先测出探头电阻随流体温度的变化曲线,然后根据测得的探头电阻就可确定温度),除此以外还开发出许多专业用途。
  风速(流速)测试有平均风速的测试和紊流成分(风的乱流1~150KHz、与变动不同)的测试。热式风速计是测试平均风速的。测试平均风速的方法有热式、超音波式、叶轮式、及皮拖管式等,但在这些方式中,热线式风速计是利用热耗散的原理。下面,对这些风速的测定方法做一下说明。
  Ø 热式风速计
  ・该方式是测试处于通电状态下传感器因风而冷却时产生的电阻变化,由此测试风速。不能得出风向的信息。
  ・除携带容易方便外,成本性能比高,作为风速计的标准产品广泛地被采用。
  ・热式风速计的素子有使用白金线、电热偶、半导体的,但我公司使用白金卷线。白金线的材质在物质上最稳定。因此,长期安定性、以及在温度补偿方面都具有优势。
  ・适用范围:0.05~50m/s 显示分辨率:0.01m/s 占有率:80%
  Ø 超音波式
  ・该方式是测试传送一定距离的超音波时间,因风的影响而使到达时间延迟,由此测试风速。
  ・3次方时,可以知道风向。
  ・传感器部较大,在测试部周围,有可能发生紊流,使流动不规则。用途受到限定。
  ・普及度低。
  适用范围:0~10m/s 显示分辨率:0.01m/s 占有率:10%
  Ø 叶轮式
  ・该方式是应用风车的原理,通过测试叶轮的转数,测试风速。
  ・用于气象观测等。
  ・原理比较简单,价格便宜,但测试精度较低,所以不适合微风速的测试和细小风速变化的测试。
  ・普及度低。
  适用范围:1~50m/s 显示分辨率:0.1m/s 市场占有率:10%
  Ø 皮拖管式
  ・在流动面的正面有与之形成直角方向的小孔,内部藏有从各自孔里分别提取压力的细管。通过测试其压力差(前者为全压、后者为静压),就可知道风速。
  ・原理比较简单,风速仪价格便宜,但与流动面必须设置成直角,否则不能进行正确的测试。不适合一般用。
  ・不是作为风速计,而是作为高速域的风速校正来使用。
  适用范围:5~100m/s 显示分辨率:0.01m/s 占有率:很少

叶轮风速仪


  利用空气推动的转轮转速的快慢与风速成正比,来测量风口和空调设备的风速。该方式是应用风车的原理,通过测试叶轮的转数,测试风速。用于气象观测等。原理比较简单,价格便宜,但测试精度较低,所以不适合微风速的测试和细小风速变化的测试。

热球风速仪


  风速计是由热球式测杆探和测量仪表两部分组成。探头有一个直径0.6mm的玻璃球,球内绕有加热玻璃球用的镍铬丝圈和两个串联的热电偶。热电偶的冷端连接在磷铜质的支柱上,直接暴露在气流中。当一定大小的电流通过加热圈后,玻璃球的温度升高。升高的程度和风速有关,风速小时升高的程度大;反之,升高的程度小。升高程度的大小通过热电偶在电表上指示出来。根据电表的读数,查校正曲线,即可查出所的风速(m/s)。

三分量风速仪


  三分量风速仪又称三轴风速仪或(gill)风速仪(以发明人的名字命名)。在三个互相垂直的支轴上安装螺旋桨风叶以测量风的U、V、W三个分量的仪器。起动风速0.2m/s,小于常规气象测风仪器,可在30m/s的大风及雨、雪天使用,具有全天侯特点。测量的原始记录经过计算机数据采集系统,可得到水平方向和垂直方向的平均风速和湍流度(脉动速度方差和水平平均风速之比),并进而得到扩散参数。这种仪器不干扰气流,且价格便宜、使用简便,已广泛应用到大气边界层探测及环境工程中。
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2018/6/20 6:15:01
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