Thermisches Sondenprinzip des Anemometers
Das Grundprinzip eines Anemometers besteht darin, einen dünnen Metalldraht in eine Flüssigkeit zu legen und einen elektrischen Strom durch den Draht zu leiten, um ihn so zu erhitzen, dass seine Temperatur höher ist als die Temperatur der Flüssigkeit. Daher wird das Drahtanemometer auch als „heißer Draht“ bezeichnet. Wenn die Flüssigkeit in vertikaler Richtung durch den Metalldraht fließt, entzieht sie dem Metalldraht einen Teil der Wärme, wodurch die Temperatur des Metalldrahts sinkt. Aus der Theorie des erzwungenen Konvektionswärmeaustauschs lässt sich ableiten, dass zwischen der durch den heißen Draht verlorenen Wärme Q und der Geschwindigkeit v der Flüssigkeit eine Beziehung besteht. Eine Standard-Hitzdrahtsonde besteht aus einem kurzen, dünnen Draht, der zwischen zwei Klammern gespannt ist. Metalldrähte werden normalerweise aus Metallen mit hohem Schmelzpunkt und guter Duktilität wie Platin, Rhodium und Wolfram hergestellt. Üblicherweise verwendete Drähte haben einen Durchmesser von 5 μm und eine Länge von 2 mm; die kleine Sonde hat einen Durchmesser von nur 1 μm und eine Länge von 0,2 mm.
Je nach Verwendungszweck werden Hitzdrahtsonden auch als Doppeldrähte, Dreifachdrähte, Schrägdrähte, V-Formen, X-Formen usw. hergestellt. Um die Festigkeit zu erhöhen, wird manchmal anstelle eines Metalldrahts ein Metallfilm verwendet. Ein dünner Metallfilm wird normalerweise auf ein wärmeisolierendes Substrat gesprüht, das als Heißfilmsonde bezeichnet wird (siehe Abbildung 2.2). Hitzdrahtsonden müssen vor der Verwendung kalibriert werden. Die statische Kalibrierung wird in einem speziellen Standard-Windkanal durchgeführt, und die Beziehung zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Ausgangsspannung wird gemessen und in eine Standardkurve gezeichnet; die dynamische Kalibrierung wird in einem bekannten pulsierenden Strömungsfeld oder durch Hinzufügen eines Heizkreises zum Anemometer durchgeführt. Das letzte pulsierende elektrische Signal wird verwendet, um die Frequenzantwort des Hitzdraht-Anemometers zu überprüfen. Wenn die Frequenzantwort nicht gut ist, kann die entsprechende Kompensationsschaltung verwendet werden, um sie zu verbessern.
Der Messbereich der Strömungsgeschwindigkeit von {{0}} bis 100m/s kann in drei Bereiche unterteilt werden: niedrige Geschwindigkeit: 0 bis 5m/s; mittlere Geschwindigkeit: 5 bis 40m/s; hohe Geschwindigkeit: 40 bis 100m/s. Die Thermosonde des Anemometers wird für Messungen von 0 bis 5m/s verwendet; die Radsonde des Anemometers ist ideal für die Messung von Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 40m/s; und das Staurohr kann verwendet werden, um Ergebnisse im Hochgeschwindigkeitsbereich zu erhalten. Ein weiteres Kriterium für die richtige Auswahl der Strömungsgeschwindigkeitssonde eines Anemometers ist die Temperatur. Normalerweise liegt die Betriebstemperatur des Thermosensors eines Anemometers bei etwa +-70C. Die Radsonde des Spezialanemometers kann 350C erreichen. Das Staurohr wird über +350C verwendet.
Thermosonde für Anemometer
Das Funktionsprinzip der thermischen Sonde des Anemometers basiert darauf, dass der kalte Aufprallluftstrom die Wärme vom Heizelement abführt. Mithilfe eines Einstellschalters zur Konstanthaltung der Temperatur ist der Einstellstrom proportional zur Strömungsrate. Bei Verwendung einer thermischen Sonde in turbulenter Strömung trifft der Luftstrom aus allen Richtungen gleichzeitig auf das thermische Element, was die Genauigkeit der Messergebnisse beeinflusst. Bei Messungen in turbulenter Strömung ist der Anzeigewert des thermischen Anemometer-Strömungssensors häufig höher als der der Radsonde. Die oben genannten Phänomene können bei Rohrleitungsmessungen beobachtet werden. Je nach Konstruktion der Leitungsturbulenzbeherrschung können diese auch bei niedrigen Geschwindigkeiten auftreten. Daher sollte der Anemometer-Messvorgang im geraden Teil der Rohrleitung durchgeführt werden. Der Startpunkt des geradlinigen Teils sollte mindestens 10×D (D=Rohrdurchmesser, in cm) vor dem Messpunkt liegen; der Endpunkt sollte mindestens 4×D nach dem Messpunkt liegen. Im Flüssigkeitsabschnitt dürfen sich keine Hindernisse befinden (Kanten, Überhänge, Objekte usw.).
Das Funktionsprinzip der Radsonde des Anemometers basiert auf der Umwandlung von Rotation in elektrische Signale. Zunächst wird durch einen Näherungsinduktionsstart die Rotation des Rades „gezählt“ und eine Impulsreihe erzeugt, die dann vom Detektor umgewandelt und verarbeitet wird. Holen Sie sich den Geschwindigkeitswert. Die Sonde mit großem Durchmesser (60 mm, 100 mm) des Anemometers eignet sich zum Messen turbulenter Strömungen mit mittleren und kleinen Strömungsraten (z. B. am Rohrauslass). Die Sonde mit kleinem Durchmesser des Anemometers eignet sich besser zum Messen von Luftströmungen, bei denen der Querschnitt des Rohrs mehr als 100-mal größer ist als der Querschnitt des Erkundungskopfes.
