風(fēng)速儀是在湍流空氣動(dòng)力研究領(lǐng)域測定三維超聲風(fēng)速的儀器,它以空氣動(dòng)力學(xué)與其形體結(jié)構(gòu)特征設(shè)計(jì)為理念,以超聲脈沖物理學(xué)為其測定原理。有10厘米垂直測量路徑,可輸出三維正交風(fēng)速和超聲溫度,至大輸出頻率為50Hz,有模擬和數(shù)字兩種輸出方式。其內(nèi)部采用了先進(jìn)的微處理器作為控制核心,外圍采用了先進(jìn)的數(shù)字通訊技術(shù)。系統(tǒng)穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng),檢測精度高,風(fēng)杯采用特殊材料制成,機(jī)械強(qiáng)度高、抗風(fēng)能力強(qiáng),顯示器機(jī)箱設(shè)計(jì)新穎,堅(jiān)固耐用,安裝使用方便。
依據(jù)強(qiáng)制對流熱替換理論,可導(dǎo)出熱線消散的熱量Q與流體的速度v之間存在關(guān)系式。金屬絲一般用鉑、銠、鎢等熔點(diǎn)高、延展性好的金屬制成。經(jīng)用的絲直徑為5μm,長為2mm,較小的探頭直徑僅1μm,長為0.2mm。依據(jù)不同的用處,熱線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了減少強(qiáng)度,有時(shí)用金屬膜替代金屬絲,通常在一熱絕緣的基體上噴鍍一層薄金屬膜,稱為熱膜探頭。
熱線探頭在使用前必需實(shí)行校準(zhǔn),靜態(tài)校準(zhǔn)是在專門的規(guī)范風(fēng)洞里實(shí)行的,測量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫成規(guī)范曲線,動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)是在已知的脈動(dòng)流場中實(shí)行的,或在加熱電路中加上一脈動(dòng)電信號,校驗(yàn)儀器的頻率響應(yīng),若頻率響應(yīng)不好可用相應(yīng)的補(bǔ)償線路加以改善。
在風(fēng)速儀一定距離的兩端各置一對超聲波發(fā)射器和接收器,超聲波從發(fā)射器到接收器逆風(fēng)傳播時(shí)間與順風(fēng)傳播時(shí)間之差與該距離上風(fēng)速分量成正比,而逆風(fēng)傳播與順風(fēng)傳播時(shí)間之和與該距離上空氣溫有關(guān)。通過電子線路測得時(shí)間差和時(shí)間之和就可求得風(fēng)速。在東西、南北、垂直方向上各放置兩對聲發(fā)射器和接收器,就可分別測量出3個(gè)方向上的風(fēng)速分量。聲波傳播速度與氣溫有關(guān),測量結(jié)果需做溫度訂正。