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TSI9555多參數(shù)通風(fēng)表原理
發(fā)布時(shí)間:2016-01-13瀏覽次數(shù):1341返回列表
TSI9555多參數(shù)通風(fēng)表原理
熱線式風(fēng)速計(jì)(Hot wire Anemometer,簡(jiǎn)稱HWA),發(fā)明于20世紀(jì)20年代。熱線風(fēng)速儀基本原理是將一根細(xì)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“熱線”。當(dāng)流體沿垂直方向流過(guò)金屬絲時(shí),將帶走金屬絲的一部分熱量,使金屬絲溫度下降。根據(jù)強(qiáng)迫對(duì)流熱交換理論,可導(dǎo)出熱線散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關(guān)系式(D3.4.4a)上式稱為金(L.V.King,1914)公式,R、I分別為熱線的電阻和流過(guò)的電流強(qiáng)度,ΔT為熱線與流體的溫度差,A、B為與流體和熱線有關(guān)的物理常數(shù)??紤]到熱線材料的電阻溫度特性,(D3.4.4a)式可化為(D3.4.4b)
上式中U為熱線的輸出電壓,A’,B’為與熱線的電阻溫度系數(shù)有關(guān)的物理常數(shù),由實(shí)驗(yàn)確定。這樣通過(guò)測(cè)量熱線兩端的電壓,即可確定流速。
標(biāo)準(zhǔn)的熱線探頭由兩根支架張緊一根短而細(xì)的金屬絲組成,如圖2.1所示。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(zhǎng)為2 mm;小的探頭直徑僅1μm,長(zhǎng)為0.2 mm。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(shí)用金屬膜代替金屬絲,通常在一熱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。 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(mén)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞里進(jìn)行的,測(cè)量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫(huà)成標(biāo)準(zhǔn)曲線;動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)是在已知的脈動(dòng)流場(chǎng)中進(jìn)行的,或在風(fēng)速儀加熱電路中加上一脈動(dòng)電信號(hào),校驗(yàn)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。熱線風(fēng)速儀hot-wire anemometer
將流速信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的一種測(cè)速儀器,也可測(cè)量流體溫度或密度。其原理是,將一根通電加熱的細(xì)金屬絲(稱熱線)置于氣流中,熱線在氣流中的散熱量與流速有關(guān),而散熱量導(dǎo)致熱線溫度變化而引起電阻變化,流速信號(hào)即轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。它有兩種工作模式:
?、俸懔魇?。通過(guò)熱線的電流保持不變,溫度變化時(shí),熱線電阻改變,因而兩端電壓變化,由此測(cè)量流速;②恒溫式。熱線的溫度保持不變,如保持150℃,根據(jù)所需施加的電流可度量流速。恒溫式比恒流式應(yīng)用廣泛。熱線長(zhǎng)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?。ê穸刃∮?.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(cè)量液體流速。熱線除普通的單線式外,還可以是組合的雙線式或三線式,用以測(cè)量各個(gè)方向的速度分量。從熱線輸出的電信號(hào),經(jīng)放大、補(bǔ)償和數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī),可提高測(cè)量精度,自動(dòng)完成數(shù)據(jù)后處理過(guò)程,擴(kuò)大測(cè)速功能,如同時(shí)完成瞬時(shí)值和時(shí)均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流參數(shù)的測(cè)量。熱線式風(fēng)速計(jì)與皮托管相比,具有探頭體積小,對(duì)流場(chǎng)干擾小;響應(yīng)快,能測(cè)量非定常流速;能測(cè)量很低速(如低達(dá)0.3米/秒)等優(yōu)點(diǎn).