Was ist Heißdraht-Anemometer und seine Arbeit

Ein Heißdraht-Anemometer ist eine Art von Gerät, verwendet, um die Geschwindigkeit und Richtung des Windes zu messen. Diese werden als Windgeschwindigkeitsinstrumente in der Meteorologie eingesetzt. Im 15.Jahrhundert erfand Leon Battista Alberti das erste mechanische Anemometer. Nach mehreren Modifikationen verbesserte John Thomas Romney Robinson 1846 das Design durch die Verwendung von Tassen und mechanischen Rädern.

Anemometer werden in zwei Typen wie Drucktyp und Geschwindigkeitstyp klassifiziert. Die Heißdrahtanemometer sind die Geschwindigkeitsanemometer, mit denen die Richtung und die momentane Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms gemessen werden. Dieser Artikel beschreibt das Prinzip eines Heißdrahtanemometers und seine Funktionsweise.

Was ist Heißdraht-Anemometer?

Definition: Heißdraht-Anemometer sind eine der Arten von thermischen Anemometern, die verwendet werden, um die Richtung und Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms zu messen, indem der Wärmeverlust des Drahtes gemessen wird, der in einem Flüssigkeitsstrom gehalten wird. Da der elektrische Strom geleitet wird, um den Draht zu erhitzen. Das Heißdraht-Anemometer wird in der Strömungsmechanik als Forschungswerkzeug eingesetzt.

Das Arbeitsprinzip basiert auf der Temperaturänderung des Drahtes, die von hoch nach niedrig ist. Es bestimmt die Beziehung zwischen dem Widerstand des Drahtes und der Windgeschwindigkeit. Es wird verwendet, um die Geschwindigkeit des Windes zu messen, indem der Sensor in den zu messenden Windstrom platziert wird. Aus den Spannungsmessungen kann die momentane Geschwindigkeit des Fluids bestimmt werden.

Die Heißdraht-Anemometer werden in zwei Kategorien eingeteilt. Sie sind,

• Konstantstrom-anemometer
• Konstante temperatur anemometer.

Die heißer draht anemometer ist zart mit eine hohe-frequenzgang und hervorragende räumliche auflösung. Die Messung der Abkühlgeschwindigkeit des Drahtes kann entweder in turbulenten Strömungen oder in einem beliebigen Flüssigkeitsstrom mit Geschwindigkeitsschwankungen erfolgen. In einigen Fällen kann die Windrichtung nur bestimmt werden, wenn das Heißdrahtanemometer mit der Windfahne gekoppelt ist.

Die handelsüblichen Heißdrahtanemometer sind mit einem flachen Frequenzgang von bis zu 17 kHz (< 3 dB) bei einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 9,1 m / s erhältlich

Schaltplan des Heißdrahtanemometers

Der grundlegende Schaltplan des Heißdrahtanemometers ist unten dargestellt.

Der Heizdraht / Heißdraht wird in ein mit einem flüssigen Gasstrom gefülltes Rohr gelegt. Die aus dem Draht entnommenen Leitungen werden mit der Wheatstone-Brücke verbunden, um die Widerstandsänderung des Drahtes zu messen. Der Auslenkungszeiger des Galvanometers hilft bei der Messung der Durchflussrate bei der Kalibrierung.

Das Prinzip eines Heißdraht-Anemometers basiert auf der Abkühlgeschwindigkeit des Heißdrahtes durch die Windgeschwindigkeit. Dies kann entweder unter Verwendung der Konstanttemperaturmethode oder der Konstantstrommethode bestimmt werden, wie unten diskutiert.

Die Funktionsweise eines Heißdraht-Anemometers ist einfach. Wenn der heiße Draht in einem Flüssiggasstrom gehalten wird, wird die Wärme vom Draht auf das Gas übertragen. Daher nimmt die Temperatur des Drahtes ab und der Widerstand des Drahtes ändert sich. Diese Widerstandsänderung des Drahtes wird bei der Messung der Strömungsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms ausgenutzt.

Konstruktion des Heißdraht-Anemometers

Das grundlegende Heißdraht-Anemometer wird mit zwei Sonden geliefert, zwischen denen ein dünner Draht gespannt ist. Der dünne Draht wird durch das Anemometer auf eine bestimmte bekannte Temperatur erwärmt. Wenn der Wind durch den Draht geleitet wird, beginnt er abzukühlen. Dieses Instrument wird verwendet, um die Geschwindigkeit des Windes zu bestimmen, indem der Wärmeverlust des Drahtes gemessen wird. Da der Sensor im Windstrom platziert ist, der gemessen werden soll.

Die beiden wichtigen Teile, die für den Bau eines Heißdrahtanemometers erforderlich sind, sind die Wheatstone-Brücke und die leitenden Drähte. Die leitenden Drähte werden innerhalb des keramischen Körpers des Anemometers angeschlossen. Die aus dem Keramikkörper entnommenen Leitungen sind mit der Wheatstone-Brücke verbunden, um die Widerstandsänderung des Drahtes zu messen. Die grundlegende heißer draht anemometer schaltplan ist unten dargestellt.

Funktionsweise des Heißdrahtanemometers

Die Funktionsweise eines Heißdrahtanemometers kann auf zwei Arten zur Messung der Durchflussrate erklärt werden. Sie sind,

• Konstante strom methode
• Konstante temperatur methode

Konstante Strom Methode

In diese methode, die anemometer ist gehalten in die flüssigkeit gas stream zu messen seine fluss rate. Der Strom mit einer konstanten Größe muss durch den Draht geleitet werden. Der Spannungspegel der Wheatstone-Brücke sollte konstant sein. Der Schaltplan des Heißdrahtanemometers mit der Wheatstone-Brücke ist unten dargestellt.

Die Wärme wird vom Draht auf den Flüssigkeitsstrom übertragen, wenn der Draht im Flüssigkeitsstrom gehalten wird. Die Änderung der Wärme ändert den Widerstand des Drahtes. Das bedeutet, dass die Wärme und der Widerstand des Drahtes direkt proportional sind. Wenn die Wärme reduziert wird, nimmt der Widerstand des Drahtes automatisch ab.

Die Variation des Widerstands wird unter Verwendung der Wheatstone-Brücke gemessen, die der Durchflussrate der Flüssigkeit entspricht. Der Draht, der beim Betrieb des Heißdrahtanemometers verwendet wird, wird auch als Sensordraht bezeichnet. Beobachten Sie die Auslenkung des Galvanometers, um die Durchflussrate des Gases bei der Kalibrierung zu messen.

Konstante Temperatur Methode

In diesem verfahren, die heizung von draht ist getan durch eine elektrische strom. Wenn der heiße Draht in den Flüssiggasstrom gelegt wird, wird die Wärme vom Draht auf die Flüssigkeit übertragen. Dann ändert die Temperaturänderung des heißen Drahtes seinen Widerstand. Das Funktionsprinzip besteht darin, dass die Temperatur und der Widerstand des Drahtes auf einem konstanten Niveau bleiben sollten.

Daher wird der durch den Draht fließende Strom erhöht, um den Widerstand und die Temperatur des Drahtes wieder in ihre Ausgangsposition zu bringen. Die Messung der Durchflussrate des Gases ist gleich dem Gesamtstrom, der erforderlich ist, um den Widerstand und die Temperatur des Drahtes in den Ausgangszustand zurückzubringen. Das Schaltbild eines Heißdrahtanemometers mit einer konstanten Temperaturmethode ist unten gezeigt. Das Voltmeter ist über die Brückenschaltung angeschlossen, um die Widerstandsvariation aus den Spannungsmessungen zu bestimmen.

Vorteile

Die Vorteile eines Heißdraht-Anemometers sind nachfolgend aufgeführt.

• Die elektronische komponenten verwendet in die design sind zu erschwinglichen preisen und genaue
• Es bietet hohe empfindlichkeit
• Die räumliche auflösung der heißer draht anemometer ist ausgezeichnete.
• Die bietet eine hohe-frequenzgang. Das ist größer als 10 kHz
• Es kann bei hohen Temperaturen betrieben werden
• Das Instrument ist klein und seine Bedienung ist sehr einfach, da kein zusätzlicher Sensor vorhanden ist.
• Es verfügt über Datenverarbeitungsfunktionen, um aussagekräftige Daten zu sammeln.
• Das Verhältnis von Signal zu Rauschen ist gering.
• Es besteht die Möglichkeit hoher Durchflussraten des Fluids.
• Es ist ein gut etabliertes, zuverlässiges und genaues Gerät.
• Es kann turbulente und laminare Strömungen messen.

Nachteile

Die wenigen Nachteile des Heißdrahtanemometers sind,

• Es ist ein zerbrechliches Gerät und kann nur in Reingasflüssigkeiten verwendet werden.
• Eine Neukalibrierung eines Gerätes ist aufgrund der Staubansammlung notwendig.
• Die Turbulenzintensität ist hoch
• Die Sonden des Instruments können brechen.
• Verschmutzungsprobleme
• Wärmeübertragungsprobleme zwischen der Sonde und der Oberfläche
• Probleme mit der Auslenkung des Zeigers aufgrund der Änderung der atmosphärischen Temperatur.
• Die zum Betrieb des Geräts erforderliche Leistung ist höher.

Heißdraht-Anemometer Gleichung

In einem Heißdraht-Anemometer wird die Wärme an den Draht elektrisch übertragen, wenn er in den Fluidstrom gelegt wird. Die Temperatur des Widerstandsdrahtes wird unter Verwendung einer Wheatstone-Brücke gemessen. Um den Heizstrom zu messen, sollte die Temperatur des Drahtes konstant bleiben. In diesem Fall geht die Brücke in einen ausgeglichenen Zustand über. Betrachten Sie den Schaltplan des Heißdraht-Anemometers wie oben gezeigt, um die Gleichung der Wärmeflussgeschwindigkeit abzuleiten.

Der Standardwiderstand und der Heizdraht sind in Reihe miteinander geschaltet. Aus dem Wert des Spannungsabfalls über dem Widerstand wird der Strom über den Heizdraht erhalten. Das Potentiometer wird jedoch verwendet, um den Spannungsabfallwert über dem Widerstand zu messen.
Um den Wärmeverlust des Heizdrahtes zu bestimmen, wird die folgende Gleichung verwendet.

Das heißt, a(vp + b) ^½ J / s

Wobei ‚v‘ die Wärmeflussgeschwindigkeit ist

‚ρ‘ ist die Flüssigkeitsdichte

‚a‘ & ‚b‘ sind die Konstanten, bei denen ihr Wert von der Dimension und den physikalischen Eigenschaften von Draht und Flüssigkeit abhängt.

Sei ‚I‘ der Strom des Heizdrahtes.

‚R‘ ist der Widerstand des Drahtes.

Im ausgeglichenen Zustand entspricht die erzeugte Wärme dem Wärmeverlust.

Das heißt,

I2R = a(vp + b) ½

v = / ρ

Die Temperatur und der Widerstand des Heißdraht-Anemometers werden für die Messung der Flüssigkeitsrate durch Strom I-Messung konstant gehalten.

Anwendungen

Einige der Anwendungen von Heißdraht-Anemometern sind unten angegeben.

• Zur Überwachung und Kontrolle von Durchflusshauben, Abgassystemen und HLK-Systemen
• Zur Messung der momentanen Geschwindigkeit der Flüssigkeit.
• Wird verwendet, um Bereiche mit konstanter Umgebungstemperatur und geringerer Windgeschwindigkeit zu messen.
• Wird in der Automobilindustrie zur Überwachung des Luftverbrauchs eines Motors verwendet.
• Wird in der Industrieelektronik zur Berechnung des Luftstroms, der Luftfeuchtigkeit und der Temperatur auf elektronischen Bauteilen, Computerchips, Leiterplatten, Elektronikgehäusen, Rechenzentrumsräumen und montierten Geräten verwendet
• Wird in der Pharmaindustrie zur Überwachung des Luftstroms in Biosicherheitskabinen, chemischen Dämpfen und Hauben mit laminarer Strömung verwendet
• Wird von HLK-Fachleuten zur Überwachung und Erkennung von Änderungen der Geschwindigkeit und Richtung des Luftstroms für die Leistungsprüfung und Sicherheit komplexer Lüftungssysteme verwendet.

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Hier geht es also um einen Überblick über Hotwire-Anemometer – Definition, Schaltplan, Funktionsprinzip, Aufbau, Funktionsweise, Gleichungsableitung, Vor- und Nachteile und Anwendungen. Heißdraht-Anemometer werden auch als Heißdraht-Durchflusssensoren bezeichnet, die üblicherweise zur Messung der Luftströmungsrate verwendet werden, indem die von der Oberfläche des Elements entfernte Wärmemenge unter Verwendung einer Reihe von Sensoren oder eines einzelnen Sensors erfasst wird. Hier ist eine Frage für Sie: „Was sind die Anwendungen von Heißfilm-Anemometern? „