風速計の動作原理の紹介

風速計の動作原理の紹介

風速計の基本原理は、流体中に細い金属線を置き、電流を流して線を加熱し、その温度を流体の温度より高くすることであるため、線式風速計は「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、ワイヤの熱の一部が奪われ、ワイヤの温度が低下します。 強制対流熱交換の理論によれば、ホットラインによって失われる熱 Q と流体の速度 v の間には関係があります。 標準の熱線プローブは、2 つのブラケット間に張られた短くて細いワイヤで構成されています。 金属ワイヤーは通常、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できています。 一般的に使用されるワイヤーの直径は 5 μm、長さは 2 mm です。 小さなプローブの直径はわずか 1 μm、長さは 0.2 mm です。 目的に応じて、熱線プローブは二重線、三重線、斜め線、V字形、X字形などに加工されます。強度を高めるために、金属線の代わりに金属膜が使用されることもあります。通常、薄い金属膜が断熱基板上に溶射され、これはホット フィルム プローブと呼ばれます。 熱線プローブは使用前に校正する必要があります。 静的校正は専用の標準風洞で行い、流速と出力電圧の関係を測定し、標準曲線を作成します。 動的校正は、既知の変動する流れ場、または風速計の加熱回路で実行されます。 最後の脈動電気信号を使用して熱線風速計の周波数応答を確認します。 周波数応答が良くない場合は、対応する補償回路を使用することで改善できます。

{{0}}から100m/sまでの流速の測定範囲は、低速：0〜5m/s、流速：0〜5m/sの3つのセクションに分けることができます。 中速：5〜40m/s。 高速：40～100m/s。 風速計のサーマルプローブは 0 ～ 5m/s の測定に使用されます。 風速計の回転ホイールプローブは、5 ～ 40m/s の流速の測定に最適です。 ピトー管は高速域で最高の結果を得ることができます。 風速計の流量プローブを正しく選択するための追加の基準は温度です。 通常、風速計の熱センサーの温度は約プラス-70℃です。 特別な風速計のロータープローブは 350℃ に達することがあります。 ピトー管はプラス 350℃以上で使用されます。

風速計には多くの利点がありますが、特に重要なもののいくつかを以下に示します。

1. 小型で流れ場への干渉が少ない。

2.適用範囲が広い。 気体だけでなく液体にも使用でき、亜音速、遷音速、超音速の気体流でも使用できます。

3. 高い測定精度と良好な再現性。 熱線風速計の欠点は、プローブが流れ場に干渉し、熱線が断線しやすいことです。

4. 平均速度の測定に加えて、脈動値と乱流も測定できます。 一方向の動きを測定するだけでなく、複数方向の速度成分も同時に測定できます。