對于風(fēng)速測量很多人可能會認(rèn)為是氣象臺的工作,但其實在工程施工、環(huán)境監(jiān)測等諸多方面都需要實時了解準(zhǔn)確的風(fēng)速情況。而這就離不開對
超聲波風(fēng)速儀的了解使用。那么,一般常見的超聲波風(fēng)速儀是怎樣測量風(fēng)速的?它背后的原理具體又都包含什么?
首先,風(fēng)速儀是測量空氣流速的儀器,它的類別較多,氣候臺站常常用的為風(fēng)杯風(fēng)速儀,它由3個互成120°固定在支架上的拋物錐空杯組成感應(yīng)局部,空杯的凹面都順向一個方向,整個感應(yīng)部分裝置在一根垂直旋轉(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)。
其次,在平常使用中便攜式風(fēng)速儀因為便于攜帶、方便使用較為常見,一般都帶有數(shù)據(jù)鎖存功能,便于讀數(shù)。風(fēng)向部分,采用了自動指北裝置,測量時無需人工對北,簡化測量操作。便攜式風(fēng)速風(fēng)向儀為精密儀器,配備高級鋁合金手提儀器箱,為儀器提供良好保護(hù),同時便于攜帶。廣泛用于農(nóng)林、環(huán)保、海洋、科學(xué)考察等領(lǐng)域測量大氣的風(fēng)參數(shù)。
另外,日常生活中常見風(fēng)速儀的工作原理基本為將一根細(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,因而將金屬絲風(fēng)速儀稱為“熱線”。當(dāng)流體沿垂直方向流過金屬絲時,將帶走金屬絲的一些熱量,使金屬絲溫度降下。
依據(jù)強(qiáng)制對流熱替換理論,可導(dǎo)出熱線消散的熱量Q與流體的速度v之間存在關(guān)系式。金屬絲一般用鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬制成。經(jīng)用的絲直徑為5μm,長為2 mm,較小的探頭直徑僅1μm,長為0.2 mm。依據(jù)不同的用處,熱線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了減少強(qiáng)度,有時用金屬膜替代金屬絲,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。
最后,熱線探頭在運(yùn)用前必需實行校準(zhǔn),靜態(tài)校準(zhǔn)是在專門的規(guī)范風(fēng)洞里實行的,測量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫成規(guī)范曲線,動態(tài)校準(zhǔn)是在已知的脈動流場中實行的,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。