et varmtrådsanemometer er en slags enhed, bruges til at måle vindens hastighed og retning. Disse bruges som vindhastighedsinstrumenter i meteorologisektoren. I det 15.århundrede opfandt Leon Battista Alberti det første mekaniske anemometer. Efter flere ændringer forbedrede John Thomas Romney Robinson i 1846 designet ved hjælp af kopper og mekaniske hjul.
anemometre er klassificeret i to typer som Tryktype og hastighedstype. Varmtrådsanemometre er hastighedstypeanemometre, der bruges til at måle retningen og den øjeblikkelige hastighed af væskestrømmen. Denne artikel beskriver princippet om et varmtrådsanemometer og dets arbejde.
Hvad er varm tråd Anemometer?
Definition: Varmtrådsanemometre er en af de typer termiske anemometre, der bruges til at måle retningen og hastigheden af væskestrømmen ved at måle trådens varmetab, som holdes i en væskestrøm. Da den elektriske strøm passerer for at opvarme ledningen. Varmtrådsanemometeret bruges i væskemekanik som et forskningsværktøj.
arbejdsprincippet er baseret på ændringen i trådens temperatur, som er fra høj til lav. Det bestemmer forholdet mellem trådens modstand og vindhastigheden. Det bruges til at måle vindens hastighed ved at placere sensoren i den vindstrøm, der skal måles. Væskens øjeblikkelige hastighed kan bestemmes ud fra spændingsmålingerne.
varmtrådsanemometre er klassificeret i to kategorier. De er,
- konstant strøm anemometer
- konstant temperatur anemometer.
varmtrådsanemometeret er delikat med en højfrekvent respons og fremragende rumlig opløsning. Måling af kølehastigheden af ledning kan udføres i enten turbulente strømme eller enhver væskestrøm med hastighedsfluktuationer. I nogle tilfælde kan vindretningen ikke bestemmes, medmindre varmtrådsanemometeret er koblet med vindvingen.
de kommercielle varmetrådsanemometre fås med en flad frekvensrespons på op til 17 kg (< 3 dB) med en gennemsnitlig hastighed på 9,1 m/sek
Varmetrådsanemometer kredsløbsdiagram
det grundlæggende varmetrådsanemometer kredsløbsdiagram er vist nedenfor.
Varmtrådsanemometer kredsløbsdiagram
varmetråden / varmetråden anbringes i et rør fyldt med en væskegasstrøm. Ledningerne taget ud af ledningen er forbundet med Hvedestenbroen for at måle variationen i trådens modstand. Galvanometerets afbøjningsmarkør hjælper med at måle strømningshastigheden, når den kalibreres.
princippet om et varmtrådsanemometer er baseret på kølehastigheden af den varme ledning ved vindhastigheden. Dette kan bestemmes ved hjælp af enten metoden med konstant temperatur eller metoden med konstant strøm som beskrevet nedenfor.
arbejdet med et varmtrådsanemometer er enkelt. Når den varme ledning holdes i en flydende gasstrøm, overføres varmen fra ledningen til gassen. Derfor falder trådens temperatur og ændrer trådens modstand. Denne variation i trådens modstand anvendes til måling af strømningshastigheden af væskestrømmen.
konstruktion af Varmtrådsanemometer
det grundlæggende varmtrådsanemometer leveres med to sonder med en tynd ledning strækket mellem dem. Den tynde ledning opvarmes af anemometeret til en bestemt kendt temperatur. Når vinden passerer gennem ledningen, begynder den at køle ned. Dette instrument bruges til at bestemme vindens hastighed ved at måle trådens varmetab. Da sensoren er placeret i vindstrømmen, som skal måles.
konstruktion af Varmtrådsanemometer
de to vigtige dele, der er nødvendige for opførelsen af et varmtrådsanemometer, er Hvedestenbroen og ledende ledninger. De ledende ledninger er forbundet inde i anemometerets keramiske krop. Ledningerne taget ud fra det keramiske legeme er forbundet med Hvedestenbroen for at måle variationen i trådens modstand. Det grundlæggende varmtrådsanemometer kredsløbsdiagram er vist nedenfor.
bearbejdning af Varmtrådsanemometer
arbejdet med et varmtrådsanemometer kan forklares på to måder til måling af strømningshastigheden. De er,
- konstant strømmetode
- konstant temperaturmetode
konstant Strømmetode
i denne metode holdes anemometeret i væskegasstrømmen for at måle dens strømningshastighed. Strømmen ved et konstant størrelsesniveau er nødvendig for at blive ført gennem ledningen. Spændingsniveauet på Hvedestenbroen skal være konstant. Kredsløbsdiagrammet for varmtrådsanemometeret med Hvedestenbroen er vist nedenfor.
konstant Strømmetode
varmen overføres fra ledningen til væskestrømmen, når ledningen holdes i væskestrømmen. Ændringen i varme ændrer trådens modstand. Det betyder, at trådens varme og modstand er direkte proportional. Hvis varmen reduceres, falder trådens modstand automatisk.
variationen i modstanden måles ved hjælp af Hvedestenbroen, som er lig med væskens strømningshastighed. Den ledning, der anvendes til driften af varmtrådsanemometeret, er også kendt som sensortråd. Overhold galvanometerafbøjningen for at måle gasens strømningshastighed, når den kalibreres.
konstant temperaturmetode
i denne metode udføres opvarmning af ledning gennem en elektrisk strøm. Når den varme ledning placeres i den flydende gasstrøm, overføres varmen fra ledningen til væsken. Derefter ændrer temperaturændringen på den varme ledning dens modstand. Arbejdsprincippet er, at trådens temperatur og modstand skal forblive på et konstant niveau.
konstant temperaturmetode
derfor øges strømmen, der passerer gennem ledningen, for at få trådens modstand og temperatur tilbage til deres startposition. Måling af gasens strømningshastighed er lig med den samlede strøm, der kræves for at bringe trådens modstand og temperatur tilbage til den oprindelige tilstand. Kredsløbsdiagrammet for et varmtrådsanemometer med en konstant temperaturmetode er vist nedenfor. Voltmeteret er forbundet over brokredsløbet for at bestemme modstandsvariationen fra spændingsmålingerne.
fordele
fordelene ved et varmtrådsanemometer er angivet nedenfor.
- de elektroniske komponenter, der anvendes i designet, er til overkommelige priser og nøjagtige
- det giver høj følsomhed
- den rumlige opløsning af varmtrådsanemometeret er fremragende.
- den giver en højfrekvent respons. Det er større end 10kh
- det kan fungere ved høje temperaturer
- instrumentet er lille, og dets drift er meget enkel, fordi der ikke er nogen ekstra sensor.
- det har datahåndteringsfunktioner til at indsamle meningsfulde data.
- forholdet mellem signal og støj er lavt.
- der er mulighed for høje strømningshastigheder af væsken.
- det er en veletableret, pålidelig og præcis enhed.
- det kan måle turbulente og laminære strømme.
ulemper
de få ulemper ved varmtrådsanemometer er,
- det er en skrøbelig type enhed og kan kun bruges i rene gasvæsker.
- omkalibrering af en enhed er nødvendig på grund af ophobning af støv.
- turbulensintensiteten er høj
- instrumentets sonder kan gå i stykker.
- forureningsproblemer
- varmeoverførselsproblemer mellem sonden og overfladen
- pegerbøjningsproblemerne på grund af ændringen i atmosfærisk temperatur.
- den strøm, der kræves for at betjene enheden, er mere.
ligning af Varmtrådsanemometer
i et varmtrådsanemometer overføres varmen til ledningen elektrisk, når den placeres i væskestrømmen. Trådens temperatur med modstand måles ved hjælp af en Hvedestenbro. For at måle varmestrømmen skal trådens temperatur forblive konstant. I dette tilfælde går broen til en afbalanceret tilstand. Overvej varmtrådsanemometerets kredsløbsdiagram som vist ovenfor for at udlede varmestrømningshastighedsligningen.
standardmodstanden og varmetråden er forbundet i serie med hinanden. Fra værdien af spændingsfald over modstanden opnås strømmen over varmetråden. Potentiometeret bruges dog til at måle spændingsfaldsværdien over modstanden.
for at bestemme varmetabet fra varmetråden anvendes følgende ligning.
det vil sige a(vp + b) ^Kris J/s
hvor ‘v’ er varmestrømningshastigheden
‘Kris’ er væsketætheden
‘a’ & ‘b’ er konstanterne, hvor deres værdi afhænger af trådens og væskens dimension og fysiske egenskaber.
Lad ‘jeg’ være strømmen af varmetråden.
‘R’ være trådens modstand.
ved afbalanceret tilstand er genereret varme lig med varmetabet.
det vil sige
I2R = a(vp + b) liter
v = / liter
temperaturen og modstanden af varmtrådsanemometeret holdes konstant til måling af væskehastighed ved nuværende i-måling.
applikationer
nogle af anvendelserne af varmtrådsanemometre er angivet nedenfor.
- bruges til at overvåge og kontrollere strømningshætter, udstødningssystemer og HVAC-systemer
- bruges til at måle væskens øjeblikkelige hastighed.
- bruges til at måle områder med konstant omgivelsestemperatur og lavere vindhastighed.
- anvendes i bilindustrien til at overvåge luftforbruget af en motor.
- anvendes i industriel elektronik til beregning af luftstrøm, fugtighed og temperatur på elektroniske komponenter, computerchips, PCB ‘ er, elektroniske kabinetter, datacenterrum og monteret udstyr
- anvendes i medicinalindustrien til at overvåge luftstrømmen i biosikkerhedskabiner, kemisk røg og laminære strømningshætter
- anvendes af HVAC-fagfolk til at overvåge og registrere ændringer i hastighed og retning af luftstrømmen til ydelsestestning og sikkerhed af de komplekse ventilationssystemer.
se dette link for at vide mere om Bolometer.
se dette link for at vide mere om måling og instrumentering.
dette handler således om en oversigt over Varmetrådsanemometre – definition, kredsløbsdiagram, arbejdsprincip, konstruktion, arbejde, ligningsafledning, fordele, ulemper og applikationer. Anemometre kaldes også varmtrådssensorer, som ofte bruges til at måle luftstrømmen ved at registrere mængden af varme fjernet fra elementets overflade ved hjælp af en række sensorer eller en enkelt sensor. Her er et spørgsmål til dig, “hvad er anvendelserne af Hot film anemometre? “