日本加野風(fēng)速儀6531的基本原理是在流體中放入一根細金屬絲,用電流加熱金屬絲,使其溫度高于流體溫度。當(dāng)流體沿垂直方向流過導(dǎo)線時,會帶走導(dǎo)線的部分熱量,降低導(dǎo)線的溫度。根據(jù)強制對流換熱理論,可以推導(dǎo)出失熱Q與流體速度V的關(guān)系。標(biāo)準的專用線探頭由兩個支架和一根又短又細的金屬線組成。金屬絲通常由鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬制成。為了增加強度,有時用金屬膜代替金屬線。通常,在絕熱基板上噴涂一層薄金屬膜,稱為熱膜探針。專用線探頭在使用前必須經(jīng)過校準。在專用標(biāo)準風(fēng)洞中進行靜態(tài)標(biāo)定,測量流速與輸出電壓的關(guān)系,繪制標(biāo)準曲線;在已知的脈動流場中進行動態(tài)標(biāo)定,或在風(fēng)速計的加熱電路中加入脈動電信號來驗證專用風(fēng)速計的頻率響應(yīng)。如果頻響較差,可以通過相應(yīng)的補償電路來改善。
測速范圍0~100M/s可分為三段:低速:0~5m/S;中速:5~40m/S;高速:40~100M/s。風(fēng)速計的熱探頭用于測量0到5m/S;風(fēng)速計轉(zhuǎn)輪探頭測量流速為5~40m/s,效果理想;使用皮托管可以在高速范圍內(nèi)取得良好的效果。正確選擇風(fēng)速計速度探頭的另一個標(biāo)準是溫度。一般風(fēng)速計熱敏傳感器的使用溫度在±70℃左右。專用風(fēng)速計的轉(zhuǎn)輪探頭可達到350C。皮托管在+350C以上使用。
根據(jù)日本加野風(fēng)速儀6531測量原理,主要有差壓式、葉輪式和熱球式三種。
1、差壓式是流體力學(xué)中測量流速的經(jīng)典方法。它主要依靠皮托管和差壓計測量動壓,然后根據(jù)伯努利方程計算流速。該方法具有檢出限低、靈敏度高等優(yōu)點,但對對流場的均勻性要求較高。在環(huán)境中測量時,由于流場不均勻,很容易出現(xiàn)不準確的情況。因此,壓差法主要用于測量風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)速。
2、熱球式的主要原理是探頭設(shè)定恒溫,空氣流過探頭后帶走熱量。此時,探頭將被加熱到設(shè)定溫度。在這個過程中,儀器將采集電信號,并相應(yīng)地轉(zhuǎn)換風(fēng)速。該方法具有靈敏度高、測量范圍大、對環(huán)境測量適應(yīng)性強等優(yōu)點。缺點是探頭中連接熱球的鉑絲比較脆弱。如果使用不小心,很容易造成探頭損壞,無法修復(fù)。
3、葉輪類型主要依靠風(fēng)來旋轉(zhuǎn)葉輪并產(chǎn)生電磁信號進行測量。這種方法的優(yōu)點是儀器比較耐用,常用于長期測量。氣象觀測中使用的三杯日本加野風(fēng)速儀6531相同,但缺點是靈敏度稍差。