Три широко використовувані анемометри та їх рішення
1. Термоанемометр
Прилад для вимірювання швидкості, який перетворює сигнали швидкості потоку в електричні сигнали, а також може вимірювати температуру або щільність рідини. Принцип полягає в тому, що тонкий металевий дріт (так званий гарячий дріт), який нагрівається електрикою, поміщається в потік повітря. Розсіювання тепла нагрітого дроту в потоці повітря пов’язане зі швидкістю потоку, а розсіювання тепла викликає зміну температури нагрітого дроту та зміну опору. Потім сигнал швидкості потоку перетворюється в електричний сигнал. Має два режими роботи: ① постійний струм. Струм через гарячий дріт залишається постійним, і коли температура змінюється, опір гарячого дроту змінюється, що призводить до зміни напруги на обох кінцях, таким чином вимірюючи швидкість потоку. ② Тип постійної температури. Температура гарячої лінії залишається постійною, наприклад 150 градусів, і швидкість потоку можна виміряти на основі необхідного прикладеного струму. Тип постійної температури використовується більш широко, ніж тип постійного струму.
Довжина нагрітого дроту зазвичай становить 0,5-2 міліметра, а діаметр — 1-10 мікрометрів. Як матеріал використовується платина, вольфрам або сплав платини-родію. Якщо замість металевого дроту використовується дуже тонка (менше 0,1 мкм товщиною) металева плівка, це називається анемометром з гарячою плівкою, який функціонує подібно до гарячого дроту, але в основному використовується для вимірювання швидкості потоку рідини. На додаток до звичайного типу однієї лінії, гаряча лінія також може бути комбінацією типу подвійної або потрійної лінії, яка використовується для вимірювання компонентів швидкості в різних напрямках. Вихід електричного сигналу з гарячої лінії після підсилення, компенсації та оцифровування можна вводити в комп’ютер для підвищення точності вимірювання, автоматичного завершення процесу постобробки даних, розширення функції вимірювання швидкості та одночасного вимірювання миттєвих і середніх значень, комбінованих і часткових швидкостей, інтенсивності турбулентності та інших параметрів турбулентності. Порівняно з трубками Піто анемометр із гарячим дротом має менший об’єм зонда та менше перешкод для поля потоку; Швидка реакція, можливість вимірювання непостійної швидкості потоку; Його перевага полягає в тому, що він здатний вимірювати дуже низькі швидкості (наприклад, 0,3 метра на секунду).
Під час використання термочутливого зонда в умовах турбулентності потік повітря з усіх боків одночасно впливає на термоелемент, що може вплинути на точність результатів вимірювань. Під час вимірювання в умовах турбулентності показання датчика потоку термоанемометра часто вищі, ніж показання ротаційного зонда. Вищевказане явище можна спостерігати під час вимірювання трубопроводу. Згідно з різними конструкціями управління турбулентним потоком у трубопроводах, він може відбуватися навіть на малих швидкостях. Тому процес вимірювання анемометром слід проводити на прямій ділянці трубопроводу. Початкова точка прямої ділянки має бути принаймні 10 × D (D=діаметр труби, у см) за межами точки вимірювання; Кінцева точка повинна бути щонайменше на 4 × D позаду точки вимірювання. Поперечний переріз рідини-не повинен мати жодних перешкод (країв, виступів, предметів тощо).
2. Крильчатий анемометр
Принцип роботи робочого зонда анемометра заснований на перетворенні обертання в електричні сигнали. Спочатку він проходить через датчик наближення, щоб «підрахувати» обертання робочого колеса та створити серію імпульсів. Потім він перетворюється та обробляється детектором для отримання значення швидкості. Зонд анемометра великого-діаметра (60 мм, 100 мм) підходить для вимірювання турбулентного потоку із середньою та низькою швидкостями (наприклад, на виходах з трубопроводу). Зонд малого-діаметра анемометра більше підходить для вимірювання повітряного потоку в трубопроводах із поперечним-перерізом, який у 100 разів перевищує площу поперечного перерізу зонда.
3. Анемометр з трубкою Піто
Винайдено французьким фізиком Х. Піто в 18 ст. Проста трубка Піто має тонку металеву трубку з невеликим отвором на кінці як трубку, що направляє тиск, яка вимірює загальний тиск рідини в напрямку пучка потоку; Інша напірна трубка виведена з головної стінки трубопроводу біля передньої частини металевої тонкої трубки для вимірювання статичного тиску. Диференціальний манометр підключається до двох напірних труб, і виміряний тиск є динамічним тиском. Згідно з теоремою Бернуллі, динамічний тиск пропорційний квадрату швидкості потоку. Тому швидкість течії рідини можна виміряти за допомогою трубки Піто. Після структурних удосконалень вона стає комбінованою трубкою Піто, а саме трубкою статичного тиску Піто. Це двошарова труба, зігнута під прямим кутом. Зовнішня і внутрішня гільзи герметичні, навколо зовнішньої гільзи є кілька невеликих отворів. Під час вимірювання вставте цю втулку в середину вимірюваного трубопроводу. Вуст внутрішньої оболонки звернено в напрямку променя потоку, а отвори малих отворів навколо зовнішнього корпусу перпендикулярні напрямку променя потоку. У цей момент можна виміряти різницю тиску між внутрішнім і зовнішнім кожухами, щоб обчислити швидкість потоку рідини в цій точці. Трубки Піто зазвичай використовуються для вимірювання швидкості рідин у трубопроводах і аеродинамічних трубах, а також у річках. Якщо швидкість потоку кожної секції вимірюється згідно з правилами, її можна інтегрувати для вимірювання швидкості потоку рідини в трубопроводі. Але коли рідина містить невелику кількість частинок, вона може блокувати вимірювальний отвір, тому вона підходить лише для вимірювання швидкості потоку рідин без частинок. Отже, трубки Піто також можна використовувати для вимірювання швидкості вітру та витрати, що є принципом роботи анемометрів з трубкою Піто.
