TSI9555热线风速仪原理

内容节点: 概述; 实验/设备条件; 样品提取; 实验/操作方法; 实验结果/结论; 仪器/耗材清单

热线式风速计(Hot wire Anemometer，简称HWA)，发明于20世纪20年代热线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，因此将金属丝称为热线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，可导出热线散失的热量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，RI分别为热线的电阻和流过的电流强度，T为热线与流体的温度差，AB为与流体和热线有关的物理常数考虑到热线材料的电阻温度特性，(D3.4.4a)式可化为(D3.4.4b) 上式中U为热线的输出电压，A，B为与热线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热线两端的电压，即可确定流速 标准的热线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5m，长为2 mm;Z小的探头直径仅1m，长为0.2 mm根据不同的用途，热线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所示热线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，校验热线风速仪的频率响应，若频率响应不佳可用相应的补偿线路加以改善热线风速仪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(称热线)置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致热线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： 恒流式通过热线的电流保持不变，温度变化时，热线电阻改变，因而两端电压变化，由此测量流速;恒温式热线的温度保持不变，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. TSI 9555 热线风速仪