Thermisch sondeprincipe van anemometer
Het basisprincipe van een anemometer is om een dunne metalen draad in een vloeistof te plaatsen en een elektrische stroom door te laten om de draad te verwarmen zodat de temperatuur hoger is dan de temperatuur van de vloeistof. Daarom wordt de draadanemometer een "hete draad" genoemd. Wanneer de vloeistof in verticale richting door de metaaldraad stroomt, zal deze een deel van de warmte van de metaaldraad wegnemen, waardoor de temperatuur van de metaaldraad daalt. Volgens de warmte-uitwisselingstheorie met geforceerde convectie kan worden afgeleid dat er een verband bestaat tussen de warmte Q die verloren gaat door de hete draad en de snelheid v van de vloeistof. Een standaard hittedraadsonde bestaat uit een korte, dunne draad die tussen twee beugels is gespannen. Metaaldraad is meestal gemaakt van metalen met hoge smeltpunten en goede ductiliteit, zoals platina, rhodium en wolfraam. Veelgebruikte draden hebben een diameter van 5μm en een lengte van 2 mm; de kleine sonde heeft een diameter van slechts 1μm en een lengte van 0.2mm.
Volgens verschillende toepassingen worden van hittedraadsondes ook dubbele draden, drievoudige draden, schuine draden, V-vormen, X-vormen, enz. gemaakt. Om de sterkte te vergroten, wordt soms een metaalfilm gebruikt in plaats van een metaaldraad. Meestal wordt een dunne metaalfilm op een thermisch isolerend substraat gespoten, dat een hete-filmsonde wordt genoemd, zoals weergegeven in figuur 2.2. Hetedraadsondes moeten vóór gebruik worden gekalibreerd. Statische kalibratie wordt uitgevoerd in een speciale standaardwindtunnel, en de relatie tussen stroomsnelheid en uitgangsspanning wordt gemeten en in een standaardcurve getekend; dynamische kalibratie wordt uitgevoerd in een bekend pulserend stromingsveld, of door een verwarmingscircuit aan de anemometer toe te voegen. Het laatste pulserende elektrische signaal wordt gebruikt om de frequentierespons van de hittedraadanemometer te verifiëren. Als de frequentierespons niet goed is, kan het overeenkomstige compensatiecircuit worden gebruikt om deze te verbeteren.
Het stroomsnelheidsmeetbereik van {{0}} tot 100 m/s kan in drie secties worden verdeeld: lage snelheid: 0 tot 5 m/s; gemiddelde snelheid: 5 tot 40 m/s; hoge snelheid: 40 tot 100 m/s. De thermische sonde van de anemometer wordt gebruikt voor metingen van 0 tot 5 m/s; de wielsonde van de anemometer is ideaal voor het meten van stroomsnelheden van 5 tot 40 m/s; en de pitotbuis kan worden gebruikt om resultaten te verkrijgen in het hogesnelheidsbereik. Een bijkomend criterium voor de juiste keuze van de stroomsnelheidssonde van een anemometer is de temperatuur. Gewoonlijk bedraagt de bedrijfstemperatuur van de thermische sensor van een windmeter ongeveer +-70C. De wielsonde van de speciale anemometer kan 350C bereiken. Pitotbuis wordt gebruikt boven +350C.
Thermische sonde voor anemometer
Het werkingsprincipe van de thermische sonde van de anemometer is gebaseerd op de koude impactluchtstroom die de warmte op het verwarmingselement wegneemt. Met behulp van een instelschakelaar om de temperatuur constant te houden, is de instelstroom evenredig met het debiet. Bij gebruik van een thermische sonde in turbulente stroming raakt de luchtstroom vanuit alle richtingen tegelijkertijd het thermische element, wat de nauwkeurigheid van de meetresultaten beïnvloedt. Bij metingen in turbulente stroming is de indicatiewaarde van de thermische anemometer flowsensor vaak hoger dan die van de wielsonde. Bovenstaande verschijnselen kunnen worden waargenomen tijdens leidingmetingen. Afhankelijk van het ontwerp van de manier waarop leidingturbulentie wordt beheerd, kan deze zelfs bij lage snelheden optreden. Daarom moet het meetproces van de anemometer worden uitgevoerd op het rechte deel van de buis. Het startpunt van het rechte lijndeel moet minimaal 10×D (D=buisdiameter, in CM) vóór het meetpunt liggen; het eindpunt moet minimaal 4×D na het meetpunt liggen. Er mag geen obstructie in het vloeistofgedeelte aanwezig zijn. (randen, overhangen, voorwerpen, enz.)
Het werkingsprincipe van de wielsonde van de anemometer is gebaseerd op het omzetten van rotatie in elektrische signalen. Eerst wordt door middel van een nabijheidsinductiestart de rotatie van het wiel "geteld" en wordt een pulsreeks gegenereerd, die vervolgens door de detector wordt omgezet en verwerkt. Haal de snelheidswaarde op. De sonde met grote diameter (60 mm, 100 mm) van de anemometer is geschikt voor het meten van turbulente stromingen met gemiddelde en kleine stroomsnelheden (zoals aan de leidinguitlaat). De sonde met kleine diameter van de anemometer is geschikter voor het meten van de luchtstroom waarbij de doorsnede van de buis meer dan 100 keer groter is dan de doorsnede van de onderzoekskop.
