風速計顧名思義是測量空(kōng)氣流速的儀器。它的種類較(jiào)多,氣象台站常用的為風杯風速計,它由3個互成120°固定在支架(jià)上的拋物 錐空(kōng)杯組成感應部分,空杯的凹麵都順向一個(gè)方向。整個感應部分安裝在一根垂直(zhí)旋轉軸上,在風力的作用下,風(fēng)杯繞軸以正比(bǐ)於風速的轉速旋轉。另一種旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速計為旋槳式(shì)風速計,由一個三葉或四葉(yè)螺旋槳組成感應部(bù)分,將其安裝在一個風向(xiàng)標的前端,使它隨時對準風的(de)來向。槳葉繞水平軸以正比於風速的轉速旋轉。
風速計其基本原理是(shì)將一根細的(de)金屬絲放在流體中(zhōng),通電流加熱金屬絲,使其溫度高於流體的溫度,因此將金屬(shǔ)絲風速計(jì)稱為。當流體沿垂直(zhí)方向流過金屬絲時,將帶走金屬絲的(de)一部分熱(rè)量,使金(jīn)屬絲溫度下降。根據強迫對流熱交換理論,可導出散失的熱(rè)量Q與流體的速度v之間存(cún)在關(guān)係式。標準的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(tōng)常用鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的(de)金屬製成。常用的絲直徑為5μm,長為2 mm;小的探頭直徑僅1μm,長(zhǎng)為0.2 mm。根據不同的用途,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(dài)替金屬絲,通(tōng)常在(zài)一熱(rè)絕緣的基(jī)體上噴鍍一層薄金屬膜,稱為熱膜探頭。探頭在(zài)使用前必(bì)須進(jìn)行校準。靜態校準是在專門的標準風洞裏進行的,測量流速與輸出電(diàn)壓之(zhī)間的關係並畫成標(biāo)準曲線;動態校準是在已知的脈動流場中進行的,或在風速(sù)儀加熱電路中加上一脈動電信號,校驗風速儀的頻率響應,若頻率響應不佳可用相應的補償線(xiàn)路加以改善。
0至100m/s的流速測量範圍可以分(fèn)為(wéi)三個區段:低速:0至5m/s;中速:5至40m/s;高速(sù):40至100m/s。風速儀的熱敏式探頭用於0至5m/s的精準測量;風(fēng)速儀的轉輪(lún)式探頭測量5至40m/s的流速效(xiào)果理想;而利用皮托管則可在高速範圍內(nèi)得到結果。正確選(xuǎn)擇風速(sù)儀的流速探(tàn)頭的一個附加標準是溫度,通常風速儀的熱敏式傳感器的(de)使用溫度約達+-70C。特製風速儀的轉輪探頭可達350C。皮托管用於+350C以上。