風速計の原理の紹介

風速計の原理の紹介

風速計は風速を測定するのに使用される計器です。多くの種類があります。風カップ風速計は気象観測所でよく使用されます。

これは、スタンド上に 120 度で互いに固定された 3 つの放物円錐形の空のカップで構成されています。

感知部全体は垂直回転軸上に取り付けられており、風の影響を受けて風カップは風速に比例した速度で軸を中心に回転します。

風速計の基本原理は、細い金属線を流体内に配置し、電流を使用して金属線を流体の温度以上に加熱することです。そのため、風速計は「熱線」と呼ばれます。

流体がワイヤ内を垂直方向に流れると、ワイヤから熱の一部が奪われ、ワイヤの温度が下がります。

強制対流熱伝達の理論によれば、熱線の熱損失 Q と流体の速度 v の間には関係があると推測できます。

標準的な熱線プローブは、短く細いワイヤで締め付けられた 2 つのブラケットで構成されています。金属ワイヤは通常、プラチナ、ロジウム、タングステン、および融点が高く延性に優れたその他の金属で作られています。

一般的に使用されるワイヤ径は 5μm、長さは 2mm です。小型プローブの直径はわずか 1μm、長さは 0.2mm です。目的に応じて、ホットワイヤプローブは二重ワイヤ、三重ワイヤ、斜め、V 字型、X 字型などにすることもできます。

強度を向上させるために、金属線の代わりに金属フィルムが使用されることもあり、通常は絶縁基板上に金属フィルムが吹き付けられ、これをホットフィルムプローブと呼びます。

熱線プローブは使用前に校正する必要があります。静的校正は特別な標準風洞で行われます。

流量と出力電圧の関係を測定し、標準曲線としてプロットしました。

動的校正は、既知の脈動流場で実行されるか、風速計の加熱ループに追加されます。

脈動電気信号は熱線風速計の周波数応答を検証するために使用されます。周波数応答が良好でない場合は、対応する補償回路を使用することで改善できます。