热线风速仪,英文为Hot?wire?Anemometer(HWA),是一种以一根通电而被加热的细金属丝为感测元件,将流速信号转变为电信号的测速仪器,也可用于测量流体温度或密度。热线风速仪概述 热线风速仪发明于20世纪20年代,需要将一根细的金属丝放在流体中,通电流加热金属丝,使其温度高于流体的温度,因此将金属丝称为“热线”。热线长度一般在0.5~2毫米范围,直径在1~10微米范围,材料为铂、钨或铂铑合金等。若以一片很薄(厚度小于0.1微米)的金属膜代替金属丝,即为热膜风速仪,功能与热丝相似,但多用于测量液体流速。热线除普通的单线式外,还可以是组合的双线式或三线式,用以测量各个方向的速度分量。从热线输出的电信号,经放大、补偿和数字化后输入计算机,可提高测量精度,自动完成数据后处理过程,扩大测速功能,如同时完成瞬时值和时均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流参数的测量。 热线风速仪原理 热线风速仪的基本原理是,将一根通电加热的细金属丝(称热线)置于气流中,热线在气流中的散热量与流速有关,而散热量导致热线温度变化而引起和流过的电流强度,ΔT为热线与流体的温度差,A、B为与流体和热线有关的物理常数。考虑到热线材料的电阻温度特性,(D3.4.4a)式可化为(D3.4.4b)。上式中U为热线的输出电压,A’,B’为与热线的电阻温度系数有关的物理常数,由实验确定。这样通过测量热线两端的电压,即可确定流速。 热线风速仪特点 1.体积小,对流场干扰小。2.适用范围广,可用于气体、液体,在气体的亚声速、跨声速和超声速流动中均可使用;除了测量平均速度外,还可测量脉动值和湍流量;除了测量单方向运动外还可同时测量多个方向的速度分量。3.频率响应高,可高达MH z。4.测量精度高,重复性好。5.缺点是对流场有一定干扰,热线容易断裂。 4 热线风速仪工作模式 热线风速仪有两种工作模式:1.恒流式,亦称定