風速計(風速儀):定義,工作原理,優點,維護,主要用途,使用方法,常用風速計,風杯

風速計，是測量空氣流速的儀器。它的種類較多，氣象台站最常用的為風杯風速計，它由3個互成120°固定在支架上的拋物錐空杯組成感應部分，空杯的凹面都順向一個方向。整個感應部分安裝在一根垂直旋轉軸上，在風力的作用下，風杯繞軸以正比於風速的轉速旋轉。

基本介紹

中文名：風速計
外文名：anemometer
用途：風速測量

定義,工作原理,優點,維護,主要用途,使用方法,常用風速計,風杯風速計,螺旋槳式風速計,熱線風速計,數字,聲學風速計,測量,套用,

定義

工作原理

風速計其基本原理是將一根細的金屬絲放在流體中，通電流加熱金屬絲，使其溫度高於流體的溫度，因此將金屬絲風速計稱為“熱線”。當流體沿垂直方向流過金屬絲時，將帶走金屬絲的一部分熱量，使金屬絲溫度下降。根據強迫對流熱交換理論，可導出熱線散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關係式。標準的熱線探頭由兩根支架張緊一根短而細的金屬絲組成。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬製成。常用的絲直徑為5μm，長為2 mm；最小的探頭直徑僅1μm，長為0.2 mm。根據不同的用途，熱線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強度，有時用金屬膜代替金屬絲，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須進行校準。靜態校準是在專門的標準風洞裡進行的，測量流速與輸出電壓之間的關係並畫成標準曲線；動態校準是在已知的脈動流場中進行的，或在風速儀加熱電路中加上一脈動電信號，校驗熱線風速儀的頻率回響，若頻率回響不佳可用相應的補償線路加以改善。

0至100m/s的流速測量範圍可以分為三個區段：低速：0至5m/s；中速：5至40m/s；高速：40至100m/s。風速儀的熱敏式探頭用於0至5m/s的精確測量；風速儀的轉輪式探頭測量5至40m/s的流速效果最理想；而利用皮托管則可在高速範圍內得到最佳結果。正確選擇風速儀的流速探頭的一個附加標準是溫度，通常風速儀的熱敏式感測器的使用溫度約達+-70C。特製風速儀的轉輪探頭可達350C。皮托管用於+350C以上。

優點

風速計具有諸多優點，下面是幾個比較重要的：

1、體積小，對流場干擾小;

2、適用範圍廣。不僅可用於氣體也可用於液體，在氣體的亞聲速、跨聲速和超聲速流動中均可使用;

3、測量精度高，重複性好。熱線風速儀的缺點是探頭對流場有一定干擾，熱線容易斷裂。

4、除了測量平均速度外，還可測量脈動值和湍流量;除了測量單方向運動外還可同時測量多個方向的速度分量。

維護

風速儀表屬於安全防護、環境監測類的計量儀表，是我國計量法規定的強制性檢定計量器具。除出廠銷售需要具備相應的校準報告，也需按JJG（建設）0001-1992 《熱球式風速儀檢定規程》的要求每年定期到國家空調設備質量監督檢驗中心或者中國建築科學研究院建築能源與環境檢測中心進行定期校準，並根據其出具法定校準證書對儀器各方面進行調整以獲得最佳工作狀態。

除保持日常數據的準確性外，日常維護使用中還要注意以下幾點：

1.禁止在可燃性氣體環境中使用風速計。

2.禁止將風速計探頭置於可燃性氣體中。否則，可能導致火災甚至爆炸。

3.請依據使用說明書的要求正確使用風速計。使用不當，可能導致觸電、火災和感測器的損壞。

4.在使用中，如遇風速計散發出異常氣味、聲音或冒煙，或有液體流入風速計內部，請立即關機取出電池。否則，將有被電擊、火災和損壞風速計的危險。

5.不要將探頭和風速計本體暴露在雨中。否則，可能有電擊、火災和傷及人身的危險。

6.不要觸摸探頭內部感測器部位。

7.風速計長期不使用時，請取出內部的電池。否則，將電池可能漏液，導致風速計損壞。

8.不要將風速計放置在高溫、高濕、多塵和陽光直射的地方。否則，將導致內部器件的損壞或風速儀性能變壞。

9.不要用揮發性液體來擦拭風速計。否則，可能導致風速儀殼體變形變色。風速計表面有污漬時，可用柔軟的織物和中性洗滌劑來擦拭。

10.不要摔落或重壓風速計。否則，將導致風速計的故障或損壞。

11.不要在風速計帶電的情況下觸摸探頭的感測器部位。否則，將影響測量結果或導致風速計內部電路的損壞。

主要用途

1、測量平均流動的速度和方向。

2．測量來流的脈動速度及其頻譜。

3．測量湍流中的雷諾應力及兩點的速度相關性、時間相關性。

4．測量壁面切應力（通常是採用與壁面平齊放置的熱膜探頭來進行的，原理與熱線測速相似）。

5．測量流體溫度（事先測出探頭電阻隨流體溫度的變化曲線，然後根據測得的探頭電阻就可確定溫度。

除此以外還開發出許多專業用途。

使用方法

風速計的使用方法如下：

1．使用前觀察電錶的指針是否指於零點，如有偏移，可輕輕調整電錶的機械調整螺絲，使指針回到零點；

2．將校正開關置於斷的位置；

3．將測桿插頭插在插座上，測桿垂直向上放置，螺塞壓緊使探頭密封，“校正開關”置於滿度位置，慢慢調整“滿度調節”旋紐，使電錶指針指在滿度位置；

4．將“校正開關”置於“零位”，慢慢調整“粗調”、“細調”兩個旋紐，使電錶指針指在零點的位置

5．經以上步驟後，輕輕拉動螺塞，使測桿探頭露出（長短可根據需要選擇），並使探頭上的紅點面對對著風向，根據電錶度讀數，查閱校正曲線，即可查出被測風速；

6．在測定若干分後（10min左右），必須重複以上3、4步驟一次，使儀表內的電流得到標準化

7．測畢，應將“校正開關”置於斷的位置。

風速計將流速信號轉變為電信號的一種測速儀器，也可測量流體溫度或密度。其原理是，將一根通電加熱的細金屬絲（稱熱線）置於氣流中，熱線在氣流中的散熱量與流速有關，而散熱量導致熱線溫度變化而引起電阻變化，流速信號即轉變成電信號。它有兩種工作模式：①恆流式。通過熱線的電流保持不變，溫度變化時，熱線電阻改變，因而兩端電壓變化，由此測量流速；②恆溫式。熱線的溫度保持不變，如保持150℃，根據所需施加的電流可度量流速。恆溫式比恆流式套用更廣泛。熱線長度一般在0.5～2毫米範圍，直徑在1～10微米範圍，材料為鉑、鎢或鉑銠合金等。若以一片很薄(厚度小於0.1微米)的金屬膜代替金屬絲，即為熱膜風速儀，功能與熱絲相似，但多用於測量液體流速。熱線除普通的單線式外，還可以是組合的雙線式或三線式，用以測量各個方向的速度分量。從熱線輸出的電信號，經放大、補償和數位化後輸入計算機，可提高測量精度，自動完成數據後處理過程，擴大測速功能，如同時完成瞬時值和時均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流參數的測量。熱線風速儀與皮托管相比，具有探頭體積小，對流場干擾小；回響快，能測量非定常流速；能測量很低速（如低達0.3米/秒)等優點。

常用風速計

風杯風速計

它是最常見的一種風速計。轉杯式風速計最早由英國魯賓孫發明，當時是四杯，後來改用三杯。三個互成120度固定在架上的拋物形或半球形的空杯都順一面，整個架子連同風杯裝在一個可以自由轉動的軸上。在風力的作用下風杯繞軸旋轉，其轉速正比於風速。轉速可以用電觸點、測速發電機或光電計數器等記錄。

螺旋槳式風速計

它是一組三葉或四葉螺旋槳繞水平軸旋轉的風速計。螺旋槳裝在一個風標的前部，使其旋轉平面始終正對風的來向，它的轉速正比於風速。

熱線風速計

一根被電流加熱的金屬絲，流動的空氣使它散熱，利用散熱速率和風速的平方根成線性關係，再通過電子線路線性化（以便於刻度和讀數），即可製成熱線風速計。熱線風速計分旁熱式和直熱式兩種。旁熱式的熱線一般為錳銅絲，其電阻溫度係數近於零，它的表面另置有測溫元件。直熱式的熱線多為鉑絲，在測量風速的同時可以直接測定熱線本身的溫度。熱線風速計在小風速時靈敏度較高，適用於對小風速測量。它的時間常數只有百分之幾秒，是大氣湍流和農業氣象測量的重要工具。

數字

數字風速儀是專為各種大型機械設備研製開發的大型智慧型風速感測報警設備，其內部採用了先進數字風速儀

的微處理器作為控制核心，外圍採用了先進的數字通訊技術。系統穩定性高、抗干擾能力強，檢測精度高，風杯採用特殊材料製成，機械強度高、抗風能力強，顯示器機箱設計新穎獨特，堅固耐用，安裝使用方便。所有的電接口均符合國際標準，安裝時免調試，適用於不同的工作環境。

數字風速儀用於測量瞬時風速和平均風速，具有自動監測、實時顯示、超限報警控制等功能。

聲學風速計

在聲波傳播方向的風速分量將增加（或減低）聲波傳播速度，利用這種特性製作的聲學風速表可用來測量風速分量。聲學風速表至少有兩對感應元件，每對包括發聲器和接收器各一個。使兩個發聲器的聲波傳播方向相反，如果一組聲波順著風速分量傳播，另一組恰好逆風傳播，則兩個接收器收到聲脈衝的時間差值將與風速分量成正比。如果同時在水平和鉛直方向各裝上兩對元件，就可以分別計算出水平風速、風向和鉛直風速。由於超音波具有抗干擾、方向性好的優點，聲學風速表發射的聲波頻率多在超音波段。

測量

1．在管道內氣流流速測量實踐證明風速計的16mm的探頭用途最廣。其尺寸大小既保證了良好的通透性，又能承受更高達60m/s的流速。管道內氣流流速測量作為可行的測量方法之一，間接測量規程（柵極測量法）適用空氣測量。

風速計2、抽氣排氣中的測量通氣口會極大的變管道內氣流相對均衡的分布狀態：在自由通氣口表面產生高速區，其餘部位為低速區，並在柵格上產生旋渦。根據柵格的不同設計方式，在柵格前一定距離處（約20cm),氣流截面較為穩定。在這種情況下，通常採用大風速計的口徑轉輪進行測量。因為較大的口徑能夠對不均衡的流速進行平均，並在較大範圍內計算其平均值。

3．在抽氣孔的測量，即使在抽氣處沒有柵格的干擾，空氣流動的路線也沒有方向，並且其氣流截面極不均勻。其原因是管道內的局部真空，以漏斗狀把空氣中抽出在氣室中，即使是在距離抽氣很近的區域內，也沒有一個滿足測量條件的位置，可供進行測量操作。如採用帶有平均值計算功能的柵極測量法進行測量，並藉以確定容積流量法進行測量，並藉以確定容積流量等，只有管道或漏斗測量法能夠提供可重複測量結果。在這種情況下，不同尺寸的測量漏斗可以滿足使用要求。利用測量漏斗可以在片狀閥前一定距離處生成一個滿足流速測量條件的固定截面，測出定位該截面中心並固定截面，測出定位該截面中心並固定截面，測出定位該截面中心並固定於此。流速測頭得到的測量值乘以漏斗係數，即可計算出抽出的容積流量。（如漏斗係數20）

風速和風量的具體檢測方法

A、風量、風速檢測必須首先進行。各項淨化效果都是在設計的風量、風速下獲得。

B、檢測前檢查風機是否運轉正常，必須實地測量被測風口、風管的尺寸。

C、對於單向流（層流）潔淨室，採用室截面平均風速和潔淨積乘積的方法確定風量。

（取離高效過濾器0.3m 垂直於氣流處的截面作為採樣截面，按照測試點間距不宜大於0.6m 在截面上設定不少於5 個測試點，所有讀數的算術平均值作為平均風速。）垂直單向流（層流）潔淨室的測定截面取據地面0.8m～1m 的水平截面；水平單向流（層流）潔淨室的測定截面取據送風面0.5m～1m的垂直截面；截面上測試點數量應不少於10 個，間距不應大於2m，均勻布置；

D、對於安有過濾器的風口，以風口截面平均風速和風口淨截面積的乘積確定風量。（在風口截面或引用輔助風管的截面上按不少於6 個均勻布置的測試點得出平均風速。）

E、對於風口上風側有較長的支管段且已經或可以打孔時，可以用風管法確定風量。（在出風口前不小於3 倍管徑或3 倍大邊長度處打孔；）

F、對於矩形風管，將測定截面分成若干個相等的小截面，每個小截面儘可能接近正方形，邊長不大於200mm，測試點位於小截面中心，但整個截面上不宜少於3 個測試點；對於圓形風管，應按等面積圓環法劃分測定截面和確定測試點數；在風管外壁上開孔，插入熱式風速計探頭或皮托管。（通過測動壓，換算為風量。）

套用

風速計的套用很廣泛，在所有領域都能靈活運用，風速計的套用是很廣泛，在所有領域都可以靈活運用，被廣泛的套用於電力、鋼鐵、石化、節能等行業，在北京奧運會中還有其他的套用，帆船比賽，划艇比賽，野外射擊比賽等都需要用到風速儀來測量。現在的風速儀比較先進，除了測量風速外同時還可以測風溫、風量。有很多行業都需要用到風速儀，推薦使用的行業：出海捕撈業、各類風扇製造業、需要抽風排氣系統的行業等等。

風速計不同的季節及不同的地理形勢，都會令到大氣中的風向不斷變動。如海邊日夜的風向不同，冬季及夏季亦有不同的季候風。研究風向可幫助我們預測及研究氣候的變化。研究風向需要使用風速計。風速計的設計多為箭狀，也有做成動物形態，像公雞造型的。風速計的箭羽部份會隨風向轉動。風速計需裝置於沒有建築物或樹木等，阻擾風移動的地方。用途及適用範圍QDP系列熱球式電風速計，用在採暖、通風、空氣調節、氣象、農業、冷藏乾燥、勞動衛生調查等各方面，需要測定室內外或模型的氣流速度時都可使用，是一種測量低風速的基本儀器。

風速計