熱線風速儀
熱線風速儀(HotwireAnemometer,簡稱HWA),發明于20世紀20年代。其基本原理是將一根細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,因此將金屬絲稱為“熱線”。當流體沿垂直方向流過金屬絲時,將帶走金屬絲的一部分熱量,使金屬絲溫度下降。根據強迫對流熱交換理論,可導出熱線散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關系式(D3.4.4a)
上式稱為金(L.V.King,1914)公式,R、I分別為熱線的電阻和流過的電流強度,ΔT為熱線與流體的溫度差,A、B為與流體和熱線有關的物理常數。考慮到熱線材料的電阻溫度特性,(D3.4.4a)式可化為(D3.4.4b)
上式中U為熱線的輸出電壓,A’,B’為與熱線的電阻溫度系數有關的物理常數,由實驗確定。這樣通過測量熱線兩端的電壓,即可確定流速。
標準的熱線探頭由兩根支架張緊一根短而細的金屬絲組成,如圖2.1所示。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm,長為2mm;最小的探頭直徑僅1μm,長為0.2mm。根據不同的用途,熱線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強度,有時用金屬膜代替金屬絲,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,如圖2.2所示。熱線探頭在使用前必須進行校準。靜態校準是在專門的標準風洞里進行的,測量流速與輸出電壓之間的關系并畫成標準曲線;動態校準是在已知的脈動流場中進行的,或在風速儀加熱電路中加上一脈動電信號,校驗熱線風速儀的頻率響應,若頻率響應不佳可用相應的補償線路加以改善。
熱線風速儀(HotwireAnemometer,簡稱HWA),發明于20世紀20年代。其基本原理是將一根細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,因此將金屬絲稱為“熱線”。當流體沿垂直方向流過金屬絲時,將帶走金屬絲的一部分熱量,使金屬絲溫度下降。根據強迫對流熱交換理論,可導出熱線散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關系式(D3.4.4a)
上式稱為金(L.V.King,1914)公式,R、I分別為熱線的電阻和流過的電流強度,ΔT為熱線與流體的溫度差,A、B為與流體和熱線有關的物理常數。考慮到熱線材料的電阻溫度特性,(D3.4.4a)式可化為(D3.4.4b)
上式中U為熱線的輸出電壓,A’,B’為與熱線的電阻溫度系數有關的物理常數,由實驗確定。這樣通過測量熱線兩端的電壓,即可確定流速。
標準的熱線探頭由兩根支架張緊一根短而細的金屬絲組成,如圖2.1所示。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm,長為2mm;最小的探頭直徑僅1μm,長為0.2mm。根據不同的用途,熱線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強度,有時用金屬膜代替金屬絲,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,如圖2.2所示。熱線探頭在使用前必須進行校準。靜態校準是在專門的標準風洞里進行的,測量流速與輸出電壓之間的關系并畫成標準曲線;動態校準是在已知的脈動流場中進行的,或在風速儀加熱電路中加上一脈動電信號,校驗熱線風速儀的頻率響應,若頻率響應不佳可用相應的補償線路加以改善。