風速計顧名思義是測量空氣流速的儀器。它的種類較多,氣象台站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(wù) 錐空杯組(zǔ)成感應部分,空杯的凹麵都順向一個方向。整個感應部分安(ān)裝(zhuāng)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。另一種旋轉式風速計為旋槳式風速計,由一(yī)個三葉或四葉螺旋槳組(zǔ)成(chéng)感應部分,將其(qí)安裝在一個風(fēng)向標的前(qián)端,使(shǐ)它隨時對準風的來向(xiàng)。槳葉繞水平軸以正比於風速的轉速旋轉。
風速計其基本原理(lǐ)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(wēn)度,因此將金屬絲風速計稱為。當流體沿垂直方向流過金屬絲時,將帶走金(jīn)屬絲的(de)一部分熱量,使金屬絲溫度下降。根據強迫對流熱交換理論,可導出散失的熱量Q與流體(tǐ)的速度v之間存在關(guān)係式。標準的探頭由兩(liǎng)根支架張緊(jǐn)一根短而細的(de)金屬絲組成,如圖2.1所(suǒ)示。金屬絲通常用(yòng)鉑(bó)、銠、鎢等熔點高、延展性好的(de)金屬製成。常用的絲直徑為5μm,長為2 mm;小的探頭直徑僅1μm,長為0.2 mm。根據不同的用途,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(dài)替金屬絲(sī),通常在一熱絕緣(yuán)的基體上噴鍍一層(céng)薄金屬膜(mó),稱為熱膜探(tàn)頭。探頭在使用前必須進行(háng)校準。靜態校準(zhǔn)是(shì)在專門的標準(zhǔn)風洞裏進行的,測量流速與輸出電壓之間的關係並畫成標準曲線(xiàn);動態校準是在已知的脈動流場中進行的,或(huò)在風速儀加熱電路中加上一脈動電信號,校驗風速儀的頻率響應,若頻率響應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(fàn)圍(wéi)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(rè)敏式探頭用於0至5m/s的精準測量;風速儀的轉輪(lún)式探頭測量5至40m/s的流速效果理想;而利用(yòng)皮托管則可在高速範圍(wéi)內(nèi)得到結果。正確選擇風速儀的流(liú)速探頭的一(yī)個附加標準是溫度,通常風速儀的熱敏式(shì)傳感器的(de)使(shǐ)用溫度約達+-70C。特製風速儀的轉輪探(tàn)頭可達350C。皮托管用於+350C以上。