风速仪的原理主要基于流体的运动力学原理,通过不同的测量方式来感应和转换风速信号。以下是几种常见的风速仪原理:
旋转风轮式
风速仪内部有一个旋转的风轮,当风吹过风轮时,风轮会被风力推动旋转。
传感器感知风轮的旋转运动,并将其转换成电信号。
通过测量风轮旋转的速度,可以得出当前的风速值。
热线式
热线风速仪的基本原理是将一根细的金属丝放在流体中,并通过电流加热,使其温度高于流体的温度。
当流体沿垂直方向流过金属丝时,会带走金属丝的一部分热量,使其温度下降。
根据强迫对流热交换理论,金属丝散失的热量与流体的速度存在一定的关系式,通过测量金属丝的温度变化即可得到风速值。
热球式
风速仪由热球式传感器和测量仪表两部分组成。
传感器的头部有一个微小的玻璃球,球内烧有加热玻璃的镍铬丝线圈和两个串连的热电偶。
当一定大小的电流通过加专线圈后,玻璃球被加热到一定温度,此温度和气流的速度有关,流速小时温度较高,反之温度较低。
激光多普勒式
激光多普勒风速计发出激光束,检测从空气中反射回来的光频移变化。
根据多普勒效应,光频移和风速成正比,通过光学频移计算风速。
声波式
风速仪利用声波上下游传播时间差来计算风速。
声波与风速方向相同时,传播速度加快;反方向则减慢。
检测传播时间变化即可得风速。
每种风速仪都有其独特的优点和适用场景,选择合适的风速仪可以更准确地测量所需的流速值。