各種風(fēng)速儀的原理介紹

熱式風(fēng)速儀
將流速信號轉變?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(chēng)熱線(xiàn)）置于氣流中，熱線(xiàn)在氣流中的散熱量與流速有關(guān)，而散熱量導致熱線(xiàn)溫度變化而引起電阻變化，流速信號即轉變成電信號。它有兩種工作模式：①恒流式。通過(guò)熱線(xiàn)的電流保持不變，溫度變化時(shí)，熱線(xiàn)電阻改變，因而兩端電壓變化，由此測量流速；②恒溫式。熱線(xiàn)的溫度保持不變，如保持150℃，根據所需施加的電流可度量流速。恒溫式比恒流式應用更廣泛。 熱線(xiàn)長(cháng)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。熱線(xiàn)除普通的單線(xiàn)式外，還可以是組合的雙線(xiàn)式或三線(xiàn)式，用以測量各個(gè)方向的速度分量。從熱線(xiàn)輸出的電信號，經(jīng)放大、補償和數字化后輸入計算機，可提高測量精度，自動(dòng)完成數據后處理過(guò)程，擴大測速功能，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的測量。熱線(xiàn)風(fēng)速儀[1]與皮托管相比，具有探頭體積小，對流場(chǎng)干擾��；響應快，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(diǎn)。 當在湍流中使用熱敏式探頭時(shí)，來(lái)自各個(gè)方向的氣流同時(shí)沖擊熱元件，從而會(huì )影響到測量結果的準確性。在湍流中測量時(shí)，熱敏式風(fēng)速儀流速傳感器的示值往往高于轉輪式探頭。以上現象可以在管道測量過(guò)程中觀(guān)察到。根據管理管道紊流的不同設計，甚至在低速時(shí)也會(huì )出現。因此，便攜式風(fēng)速儀測量過(guò)程應在管道的直線(xiàn)部分進(jìn)行。直線(xiàn)部分的起點(diǎn)應至少在測量點(diǎn)前10×D（D=管道直徑，單位為CM）外；終點(diǎn)至少在測量點(diǎn)后4×D處。流體截面不得有任何遮擋。（棱角，重懸，物等）。

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動(dòng)轉換成電信號，先經(jīng)過(guò)一個(gè)臨近感應開(kāi)頭，對葉輪的轉動(dòng)進(jìn)行“計數” 并產(chǎn)生一個(gè)脈沖系列，再經(jīng)檢測儀轉換處理，即可得到轉速值。風(fēng)速儀的大口徑探頭（60mm,100mm）適合于測量中、小流速的紊流（如在管道出口）。風(fēng)速計的小口徑探頭更適于測量管道橫截面大于探險頭橫截面貌一新100倍以上的氣流。目前，葉輪風(fēng)速儀在國內外均有產(chǎn)品，如法國KIMO、德國Hoentzsch(恒齊)公司，國內的有上海海步電子科技。法國KIKO葉輪風(fēng)速儀工作原理如圖1所示。葉輪的軸桿啟動(dòng)內含八個(gè)電磁極的原型磁鐵，置于磁鐵旁的雙霍爾傳感器感測到側場(chǎng)中電磁極的轉變信號。傳感器的信號轉換為電子頻率且和風(fēng)速成正比，并感測旋轉方向。

風(fēng)向風(fēng)速儀
風(fēng)向、風(fēng)速儀用于測量瞬時(shí)風(fēng)速風(fēng)向，具有自動(dòng)顯示功能。主要由支桿，風(fēng)標，風(fēng)杯，風(fēng)速風(fēng)向感應器組成，風(fēng)標的指向即為來(lái)風(fēng)方向，根據風(fēng)杯的轉速來(lái)計算出風(fēng)速。 風(fēng)向風(fēng)速儀由微處理器和高動(dòng)態(tài)特性的測風(fēng)傳感器組成。它適用于氣象、能源、環(huán)保、農林以及軍工等場(chǎng)所測量風(fēng)向風(fēng)速。

風(fēng)速風(fēng)向儀的組成
風(fēng)速風(fēng)向儀風(fēng)速測量部分采用了微機技術(shù)，可以同時(shí)測量瞬時(shí)風(fēng)速、瞬時(shí)風(fēng)級平均風(fēng)速、平均風(fēng)級和對應浪高等參數。它帶有數據鎖存功能，便于讀數。風(fēng)向部分采用了自動(dòng)指北裝置，測量時(shí)無(wú)需人工對北，簡(jiǎn)化測量操作。該儀器為精密儀器，配備高級鋁合金手提儀器箱（外形：300*200*160），為儀器提供良好保護，同時(shí)便于攜帶。
1、風(fēng)向部分：由風(fēng)向標、風(fēng)向度盤(pán)（磁羅盤(pán)）等組成，風(fēng)向示值由風(fēng)向指針在風(fēng)向度盤(pán)上的位置來(lái)確定。
2、風(fēng)速部分：采用傳統的三環(huán)旋轉架結構，儀器內的單片機對風(fēng)速傳感器的輸出頻率進(jìn)行采樣、計算，最后儀器輸出瞬時(shí)風(fēng)速、一分鐘平均風(fēng)速、瞬時(shí)風(fēng)級、一分鐘平均風(fēng) 級、平均風(fēng)速及對應的浪高。測得的參數在液晶顯示器上用數字直接顯示出來(lái)。 風(fēng)速傳感器的感應元件是三杯風(fēng)組件，由三個(gè)碳纖維風(fēng)杯和杯架組成。轉換器為多齒轉杯和狹縫光耦。當風(fēng)杯受水平風(fēng)力作用而旋轉時(shí)，通過(guò)軸轉杯在狹縫光耦中的轉動(dòng)，輸出頻率的信號。 風(fēng)向傳感器的變換器為碼盤(pán)和光電組件。當風(fēng)標隨風(fēng)向變化而轉動(dòng)時(shí)，通過(guò)軸帶動(dòng)碼盤(pán)在光電組件縫隙中的轉動(dòng)。產(chǎn)生的光電信號對應當時(shí)風(fēng)向的格雷碼輸出。傳感器的變換器可采用精密導電塑料電位器，從而在電位器活動(dòng)端產(chǎn)生變化的電壓信號輸出。

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