熱線風速計とその作業とは何ですか

熱線風速計は、風の速度と方向を測定するために使用される一種の装置です。 これらは気象学のセクターで風速の器械として使用される。 15世紀、Leon Battista Albertiは最初の機械式風速計を発明しました。 いくつかの修正の後、1846年にジョン-トーマス-ロムニー-ロビンソンは、カップと機械的な車輪を使用して設計を改善した。

風速計は、圧力型と速度型の二つのタイプに分類されます。 熱線風速計は、流体流の方向と瞬間速度を測定するために使用される速度型風速計です。 この記事では、熱線風速計の原理とその動作について説明します。

熱線風速計とは何ですか？

定義：熱線風速計は、流体流中に保持されているワイヤの熱損失を測定することにより、流体流の方向と速度を測定するために使用される熱風 電流がワイヤを加熱するために渡されるので。 熱線風速計は、研究ツールとして流体力学で使用されています。

動作原理は、ワイヤの温度の変化に基づいており、これは高から低への変化です。 これは、ワイヤの抵抗と風速との関係を決定します。 測定される風の流れにセンサーを置くことによって風の速度を測定することを使用します。 流体の瞬間速度は、電圧測定値から決定することができる。

熱線風速計は二つのカテゴリーに分類されます。 彼らは,

• 定電流風速計
• 定温風速計。

熱線風速計は、高周波応答と優れた空間分解能を備えた繊細です。 ワイヤの冷却速度の測定は、乱流または速度変動を伴う任意の液体流のいずれかで行うことができる。 場合によっては、熱線風速計が風向計と結合されていない限り、風の方向を決定することができません。

市販の熱線風速計は、平均速度9.1m/secで最大17khz（<3db）のフラット周波数応答を備えています

熱線風速計回路図

基本的な熱線風速計の回路図

熱ワイヤー/熱線は流動ガスの流れで満ちている管に置かれます。 ワイヤから取り出されたリード線は、ワイヤの抵抗の変化を測定するためにホイートストーンブリッジに接続されています。 検流計の偏向のポインターは目盛りが付いているとき流動度の測定を助ける。

熱線風速計の原理は、風速による熱線の冷却速度に基づいています。 これは、以下で説明する定温法または定電流法のいずれかを使用して決定することができる。

熱線風速計の作業は簡単です。 熱線が液体ガスの流れで保たれるとき、熱はワイヤーからガスに移ります。 したがって、ワイヤの温度が低下し、ワイヤの抵抗が変化する。 ワイヤーの抵抗のこの変化は液体の流れの流動度の測定で利用される。

熱線風速計の構造

基本的な熱線風速計には、それらの間に細い線が伸びた二つのプローブが付属しています。 細いワイヤは、風速計によって特定の既知の温度に加熱されます。 風がワイヤを通過すると、それは冷やされ始めます。 この器械がワイヤーの熱の損失の測定によって風の速度を定めるのに使用されています。 センサーが測定されるべき風の流れに置かれるので。

熱線風速計の建設に必要な二つの重要な部分は、ホイートストーンブリッジと導線です。 導線は、風速計のセラミック本体の内部に接続されている。 陶磁器ボディから取られる鉛はWheatstone橋に、ワイヤーの抵抗の変化を測定するために接続される。 基本的な熱線風速計の回路図を以下に示します。

熱線風速計の作業

熱線風速計の作業は、流量を測定するための二つの方法で説明することができます。 彼らは,

• 定電流法
• 定温法

定電流法

この方法では、風速計を流体ガス流に保持して流量を測定します。 一定の大きさレベルの電流をワイヤに通す必要があります。 ホイートストーンブリッジの電圧レベルは一定である必要があります。 ホイートストーンブリッジを備えた熱線風速計の回路図を以下に示します。

ワイヤを流体流に保持すると、ワイヤから流体流に熱が伝達されます。 熱の変化はワイヤの抵抗を変化させる。 それはワイヤーの熱そして抵抗が正比例していることを意味します。 熱が減少すると、ワイヤの抵抗は自動的に減少する。

抵抗の変化は、流体の流量に等しいホイートストンブリッジを使用して測定されます。 熱線風速計の動作に使用されるワイヤは、センシングワイヤとしても知られています。 目盛りが付いているときガスの流動度を測定するために検流計の偏向を観察して下さい。

定温法

この方法では、ワイヤの加熱は電流によって行われます。 熱線が液体のガスの流れに置かれるとき、熱はワイヤーから液体に移ります。 その後、熱線の温度の変化は、その抵抗を変化させる。 作業の原則は、ワイヤの温度および抵抗が一定のレベルにとどまるべきであることである。

したがって、ワイヤを通過する電流を増加させて、ワイヤの抵抗と温度を初期位置に戻します。 ガスの流量の測定は、ワイヤの抵抗と温度を初期状態に戻すために必要な総電流に等しくなります。 定温法による熱線風速計の回路図を以下に示します。 電圧計は橋回路を渡って電圧測定からの抵抗の変化を定めるために接続される。

利点

熱線風速計の利点を以下に示します。

• 設計に使用される電子部品は手頃な価格で正確です
• 高感度を提供します
• 熱線風速計の空間分解能は優れています。
• は高周波応答を提供します。 それは10khzより大きいです
• それは高温で作動できます
• 器械は小さく、付加的なセンサーがないので操作は非常に簡単です。
• 意味のあるデータを収集するためのデータ処理機能を備えています。
• 信号対雑音比は低い。
• 流体の流量が高い可能性があります。
• それは確立した、信頼できる、そして正確な装置です。
• 乱流と層流を測定することができます。

欠点

熱線風速計のいくつかの欠点は次のとおりです,

• それは壊れやすいタイプ装置で、きれいなガスの液体でだけ使用することができる。
• ほこりの蓄積により、装置の再校正が必要です。
• 乱流強度が高い
• 機器のプローブが壊れる可能性があります。
• 汚染の問題
• プローブと表面の間の熱伝達の問題
• 大気温度の変化によるポインタのたわみの問題。
• 装置を作動させるために必要な力はより多くです。

熱線風速計式

熱線風速計では、ワイヤが流体流中に置かれたときにワイヤへの熱が電気的に伝達されます。 抵抗のあるワイヤの温度は、ホイートストーンブリッジを使用して測定されます。 加熱電流を測定するには、ワイヤの温度を一定に保つ必要があります。 この場合、ブリッジはバランスの取れた状態になります。 熱流速方程式を導出するために、上記のように熱線風速計の回路図を考えてみましょう。

標準抵抗と加熱ワイヤは直列に接続されています。 抵抗の両端の電圧降下の値から、加熱ワイヤの両端の電流が得られます。 ただし、ポテンショメータは、抵抗両端の電圧降下値を測定するために使用されます。
加熱ワイヤからの熱損失を求めるには、以下の式を使用します。

すなわち、a(vp+b)^≤J/s

ここで、’v’は熱流速

‘λ’は流体密度

‘a’&’b’は定数であり、その値はワイヤと流体の寸法と物理的性質に依存します。

‘I’を加熱線の電流とする。

‘R’はワイヤの抵抗です。

バランスの取れた状態では、発生する熱は熱の損失に等しくなります。

すなわち、

I2R=a(vp+b)≤

v=/≤

熱線風速計の温度と抵抗は、電流I測定による流体速度の測定のために一定に保たれます。

用途

熱線風速計の用途の一部を以下に示します。

• フローフード、排気システム、およびHVACシステムの監視およびチェックに使用
• 流体の瞬間速度を測定するために使用されます。
• 周囲温度が一定で風速が低い地域を測定するために使用されます。
• エンジンの空気消費量を監視するために自動車産業で使用されます。
• 電子部品、コンピュータチップ、PCB、電子エンクロージャ、データセンタールーム、および搭載機器の気流、湿度、温度を計算するために産業用エレクトロニクスで使用
• 製薬業界でバイオセーフティキャビン、化学ヒューム、層流フードの気流を監視するために使用
• 複雑な換気システムの性能試験と安全性のために気流の速度と方向の変化を監視および検出するためにHVACの専門家によって使用されます。

Bolometerについての詳細を知るためにこのリンクを参照して下さい。

測定および計装の詳細については、このリンクを参照してください。

したがって、これはすべてのHotwire風速計の概要についてです–定義、回路図、動作原理、構造、作業、方程式の導出、利点、欠点、およびアプリケーション。 熱線風速計は熱線流量センサーとも呼ばれ、一般的には、一連のセンサーまたは単一のセンサーを使用して要素の表面から除去される熱の量を検出するこ ここにあなたのための質問はある、”熱いフィルムの風速計の適用は何であるか。 “