Das Prinzip der Anemometrie und die Verwendung der kontinuierlichen Aufmerksamkeit auf das Problem
Das Grundprinzip eines Anemometers besteht darin, einen dünnen Metalldraht in eine Flüssigkeit zu geben und durch ihn elektrischen Strom zu leiten, der den Metalldraht so erhitzt, dass seine Temperatur höher ist als die der Flüssigkeit. Daher wird das Drahtanemometer auch „ “ genannt. Wenn die Flüssigkeit in vertikaler Richtung durch den Draht fließt, entzieht sie dem Draht einen Teil der Wärme, wodurch seine Temperatur sinkt. Aus der Theorie des Wärmeaustauschs durch Zwangskonvektion lässt sich die Beziehung zwischen der abgegebenen Wärme Q und der Geschwindigkeit v der Flüssigkeit ableiten. Eine Standardsonde besteht aus zwei Klammern, die einen kurzen, dünnen Draht spannen, wie in Abbildung 2.1 dargestellt. Der Draht besteht normalerweise aus Metallen mit hohem Schmelzpunkt und guter Duktilität wie Platin, Rhodium und Wolfram. Üblicherweise verwendete Drähte haben einen Durchmesser von 5 μm und eine Länge von 2 mm; kleine Sonden haben einen Durchmesser von nur 1 μm und eine Länge von 0,2 mm.
Je nach Verwendungszweck wird die Sonde auch in Doppeldraht-, Dreifachdraht-, Schrägdraht-, V- oder X-Form usw. hergestellt. Um die Festigkeit zu erhöhen, wird manchmal anstelle von Draht ein Metallfilm verwendet, normalerweise ein wärmeisolierendes Substrat, auf das ein dünner Metallfilm aufgesprüht wird. Diese sogenannte Thermofilmsonde muss vor der Verwendung kalibriert werden. Die statische Kalibrierung wird in einem speziellen Standardwindkanal durchgeführt, wobei die Beziehung zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Ausgangsspannung gemessen und als Standardkurve gezeichnet wird. Die dynamische Kalibrierung wird in einem bekannten pulsierenden Strömungsfeld oder im Heizkreis des Anemometers mit einem pulsierenden elektrischen Signal durchgeführt. Die Frequenzantwort des Kalibrierungsanemometers kann verwendet werden, um die entsprechende Kompensationslinie zu verbessern, wenn die Frequenzantwort schlecht ist.
Der Messbereich der Fließgeschwindigkeit von {{0}} bis 100 m/s kann in drei Zonen unterteilt werden: niedrige Geschwindigkeit: 0 bis 5 m/s; mittlere Geschwindigkeit: 5 bis 40 m/s; hohe Geschwindigkeit: 40 bis 100 m/s. Die thermische Sonde eines Anemometers ist für die Messung von 0 bis 5 m/s ideal; die rotierende Radsonde eines Anemometers ist für die Messung der Fließgeschwindigkeit von 5 bis 40 m/s ideal; und die Verwendung eines Pitotrohrs kann verwendet werden, um im Hochgeschwindigkeitsbereich die besten Ergebnisse zu erzielen. Die Verwendung eines Pitotrohrs liefert im Hochgeschwindigkeitsbereich die besten Ergebnisse. Ein weiteres Kriterium für die richtige Auswahl der Fließgeschwindigkeitssonde eines Anemometers ist die Temperatur. Normalerweise kann der thermische Sensor eines Anemometers bei Temperaturen bis etwa +-70 C verwendet werden. Spezialanemometer haben Rotorsonden für bis zu 350 C. Pitotrohre werden bei Temperaturen von +350 C und mehr verwendet.
