热线风速仪热球式风速计原理介绍

风速仪介绍
式风速计（Hot wire Anemometer，简称HWA），发明于20世纪20年代。风速仪基本原理是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，因此将金属丝称为“”。当流体沿垂直方向流过金属丝时，将带走金属丝的一部分热量，使金属丝温度下降。根据强迫对流热交换理论，可导出散失的热量Q与流体的速度v之间存在关系式（D3.4.4a）
上式称为金（L.V.King,1914）公式，R、I分别为的电阻和流过的电流强度，ΔT为与流体的温度差，A、B为与流体和有关的物理常数。考虑到材料的电阻温度特性，（D3.4.4a）式可化为（D3.4.4b）
上式中U为的输出电压，A’，B’为与的电阻温度系数有关的物理常数，由实验确定。这样通过测量两端的电压，即可确定流速。
标准的探头由两根支架张紧一根短而细的金属丝组成，如图2.1所示。金属丝通常用铂、铑、钨等熔点高、延展性好的金属制成。常用的丝直径为5μm，长为2 mm；zui小的探头直径仅1μm，长为0.2 mm。根据不同的用途，探头还做成双丝、三丝、斜丝及V形、X形等。为了增加强度，有时用金属膜代替金属丝，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，如图2.2所示。 探头在使用前必须进行校准。静态校准是在专门的标准风洞里进行的，测量流速与输出电压之间的关系并画成标准曲线；动态校准是在已知的脉动流场中进行的，或在风速仪加热电路中加上一脉动电信号，校验风速仪的频率响应，若频率响应不佳可用相应的补偿线路加以改善。 风速仪hot-wire anemometer
将流速信号转变为电信号的一种测速仪器，也可测量流体温度或密度。其原理是，将一根通电加热的细金属丝（称）置于气流中，在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号。它有两种工作模式：
①恒流式。通过的电流保持不变，温度变化时，电阻改变，因而两端电压变化，由此测量流速；②恒温式。的温度保持不变，如保持150℃，根据所需施加的电流可度量流速。恒温式比恒流式应用更广泛。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。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。式风速计与皮托管相比，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