Einführung in die Prinzipien von Anemometern
Ein Anemometer ist ein Instrument zur Messung der Windgeschwindigkeit. Es gibt viele Arten. Die am häufigsten verwendete meteorologische Station ist ein Windschalenanemometer.
Es besteht aus drei parabolischen, konischen, leeren Bechern, die in einem Winkel von 120 Grad zueinander auf einer Halterung befestigt sind.
Der gesamte Sensorteil ist auf der vertikalen Drehachse installiert. Unter Einwirkung des Windes dreht sich der Windbecher mit einer Geschwindigkeit proportional zur Windgeschwindigkeit um seine Achse.
Das Grundprinzip eines Anemometers besteht darin, einen dünnen Metalldraht in eine Flüssigkeit zu legen und den Draht mit elektrischem Strom zu erhitzen, um ihn über die Temperatur der Flüssigkeit zu bringen. Daher werden Anemometer auch als „Hotlines“ bezeichnet.
Wenn die Flüssigkeit in vertikaler Richtung durch den Metalldraht fließt, entzieht sie dem Draht einen Teil der Wärme und senkt seine Temperatur.
Nach der Theorie der erzwungenen Konvektionswärmeübertragung kann gefolgert werden, dass ein Zusammenhang zwischen dem Wärmeverlust Q des Hitzdrahtes und der Geschwindigkeit v des Fluids besteht.
Die Standard-Hitzdrahtsonde umfasst zwei Halterungen, die mit kurzen dünnen Drähten befestigt werden. Metalldrähte bestehen normalerweise aus Platin, Rhodium, Wolfram und anderen Metallen mit hohem Schmelzpunkt und guter Duktilität.
Der üblicherweise verwendete Drahtdurchmesser beträgt 5 μm. Die Länge beträgt 2 mm; Die kleine Sonde hat einen Durchmesser von nur 1 μm. Die Länge beträgt 0,2 mm. Je nach Verwendungszweck kann die Hitzdrahtsonde auch in Doppel-, Dreifach-, Diagonal-, V-Form, X-Form usw. hergestellt werden.
Um die Festigkeit zu verbessern, werden manchmal Metallfilme anstelle von Metalldrähten verwendet, und normalerweise wird eine Schicht Metallfilm auf das Isolationssubstrat gesprüht, die als Heißfilmsonde bezeichnet wird.
Die Hitzdrahtsonde muss vor der Verwendung kalibriert werden. Die statische Kalibrierung erfolgt in einem speziellen Standard-Windkanal.
Messen Sie den Zusammenhang zwischen Durchflussrate und Ausgangsspannung und zeichnen Sie ihn als Standardkurve auf.
Die dynamische Kalibrierung wird in einem bekannten pulsierenden Strömungsfeld durchgeführt oder dem Heizkreis des Anemometers hinzugefügt.
Elektrische Impulssignale werden verwendet, um den Frequenzgang des Hitzdrahtanemometers zu überprüfen. Sollte der Frequenzgang nicht gut sein, kann er durch den Einsatz entsprechender Kompensationsschaltungen verbessert werden.
