風(fēng)速計(jì)通過不同物理效應(yīng)將風(fēng)速轉(zhuǎn)換為可測量的電信號或機(jī)械位移,主要原理特點(diǎn)如下:
機(jī)械式(旋轉(zhuǎn)杯式/翼型)
旋轉(zhuǎn)杯式:由三個(gè)或四個(gè)對稱的半球形杯體組成,風(fēng)杯在風(fēng)力作用下旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)速度與風(fēng)速成正比。通過計(jì)數(shù)單位時(shí)間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)(如每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)RPM)計(jì)算風(fēng)速。
翼型(螺旋槳式):類似飛機(jī)螺旋槳,風(fēng)力推動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)速度與風(fēng)速相關(guān),通過傳感器(如光電編碼器)測量轉(zhuǎn)速并換算為風(fēng)速。
特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、成本低,但需定期維護(hù)(如防銹、潤滑),適合戶外長期監(jiān)測。
熱式(熱線/熱膜)
熱線式:利用細(xì)金屬絲(如鉑、鎢)通電發(fā)熱,風(fēng)速變化會(huì)改變金屬絲的散熱速率,導(dǎo)致電阻變化。通過測量電阻變化計(jì)算風(fēng)速。
熱膜式:與熱線式類似,但使用薄金屬膜作為感溫元件,響應(yīng)更快、耐用性更強(qiáng)。
特點(diǎn):精度高(可達(dá)±0.01m/s)、響應(yīng)快(毫秒級),但易受污染影響,適合實(shí)驗(yàn)室或低風(fēng)速環(huán)境。
超聲波式
通過發(fā)射和接收超聲波信號,測量風(fēng)速對聲波傳播時(shí)間的影響。例如,順流傳播時(shí)間短,逆流傳播時(shí)間長,通過時(shí)間差計(jì)算風(fēng)速。
特點(diǎn):無機(jī)械部件、耐腐蝕、可測量三維風(fēng)速,但成本較高,適合工業(yè)或海洋環(huán)境。
壓電式(皮托管)
皮托管:由總壓孔和靜壓孔組成,測量氣流總壓與靜壓之差(動(dòng)壓),通過伯努利方程計(jì)算風(fēng)速。
特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍廣(0.3-100m/s),但需定期校準(zhǔn),適合高風(fēng)速環(huán)境(如風(fēng)洞、航空測試)。
激光多普勒式
利用激光照射空氣中的微粒(如塵埃),通過測量散射光的多普勒頻移計(jì)算風(fēng)速。
特點(diǎn):非接觸式測量、精度高(可達(dá)±0.001m/s),但設(shè)備昂貴,適合科研或高精度需求。