仪器百科之仪器类型简介-风速仪

  实验淘指出风速仪是测量空气流速的仪器，它的种类较多，气象台站最常用的为风杯风速仪，它由°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分，空杯的凹面都顺向一个方向，整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上，在风力的作用下，风杯绕轴以正比于风速的转速旋转，另一种旋转式风速仪为旋桨式风速仪，由一个三叶或四叶螺旋桨组成感应部分，将其安装在一个风向标的前端，使它随时对准风的来向，桨叶绕水平轴以正比于风速的转速旋转。其可大范围的应用于如电力、钢铁、石化、节能等行业和领域，日常生活中，很多行业都要使用到风速仪，如风扇制造业、出海捕捞业、抽风排气供暖系统等，都要使用到风速仪进行风速、风温、风量测量，以确保正常运作。可测量风速、空气温度。风速仪可应用于室内空气品质

  实验淘研究表明风速仪是常规的检验测试仪器,风速仪的种类主要包含：一是也轮风速仪，不言而喻叶轮风速仪的探头是像风扇叶片一样转动来测量风速，主要测量中风速面风速；二是热敏风速仪，他的探头则是一根细细的金属丝发热的线所以叫热敏，主要测量洁净的低风速点风速；

  按原理分：热式风速仪、超音波式风速计、叶轮式风速计、三杯式风速仪、风车式风速计、皮托管式风速计等。

  热式风速仪，发明于20世纪20年代。其基础原理是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”。当流体沿垂直方向流过金属丝时，将带走金属丝的一部分热量，使金属丝温度下降。根据强迫对流热交换理论，可导出热线散失的热量Q与流体的速度v之间有关系式(D3.4.4a)

  超音波式风速计又称“声学风速表”。根据超声波在空气中的传播速度随风速而改变的原理制成的测风仪器。常在相距d距离的两点放置两对声脉冲发射机和接收机，声波从发射机到接收机顺风传播时间t1较逆风传播时间t2快，如果声速为c，则声脉冲发射机与接收机方向上的风速分量 ，即风速分量与声波顺风传播和逆风传播的时间差成正比。如果在相互垂直的三个坐标系方向上各放置两对声脉冲发射机与接收机。则可侧出xyz方向上的三个风速分量。由于声学测风量程宽、灵敏度较高、响应速度快，所以大范围的使用在大气湍流研究中。

  声波在实际大气中的传播速度为声波在静止大气中的传播速度与大气中的气流速度之和，因此，在一定距离内，声波顺风传播与逆风传播所需要的时间有一差别。测得这个时间差即可得到气流的速度，即气流速度的测量能够最终靠测量这一时间差来实现，这就是声学风速表的基本原理。

  叶轮风速计是一款分用于测量空气流动速度的仪器。叶轮风速仪一般由叶轮和计数机构组成。叶轮风速仪根据其计数机构可分为两种：自记叶轮风速仪和不自记叶轮风速仪。一般叶轮风速仪测量范围0.5～10米/秒。

  不自记叶轮风速仪在使用时，应先关闭风速仪的开关，并将风速仪指针的原始读数记录下来，然后将风速仪放在选定的测点上，使风速仪的表面垂直于气流的方向，转动数分钟，当风速仪叶轮回转稳定后，把风速仪的开关和秒表同时开启，经一段时间(约一分钟)后，再同时关闭，然后根据风速仪的读数和秒表所记的时间，即可计算风速。

  三杯式风速仪也叫风杯式风速计，采用的测定风速的仪器是风杯式风速计，它的感应部分是由三个或四个圆锥形或半球形的空杯组成。

  当风杯转动时，带动同轴的多齿截光盘或磁棒转动，通过电路得到与风杯转速成正比的脉冲信号，该脉冲信号由计数器计数，经换算后就能得出实际风速值。目前新型转杯风速表均是采用三杯的，并且锥形杯的性能比半球形的好,当风速增加时转杯能迅速增加转速，以适应气流速度,风速减小时，由于惯性影响，转速却不能立即下降,旋转式风速表在阵性风里指示的风速一般是偏高的成为过高效应（产生的平均误差约为10%）

  在流动面的正面有与之形成直角方向的小孔，内部藏有从各自孔里分别提取压力的细管。通过测试其压力差（前者为全压、后者为静压），就可知道风速。原理最简单，价格实惠公道，但与流动面必须设置成直角，否则不可以进行正确的点焊机测试。不适合一般用。不是作为风速计，而是作为高速域的风速校正来使用。

  皮拖管式风速计大范围的应用于电力、钢铁、石化、节能等行业，在北京奥运会中还有别的的应用，帆船比赛、划艇比赛、野外射击比赛等都要使用到风速仪。现在的风速仪比较先进，除了测量风速外同时还可以测风温、风量。推荐使用的行业：出海捕捞业、各类风扇制造业、需要抽风排气系统的行业等。

  2、适用范围广，不仅可用于气体也可用在液态物体，在气体的亚声速、跨声速和超声速流动中均可使用；

  4、测量精度高，重复性好，热线风速仪的缺点是探头对流场有一定干扰，热线、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；

  时间段平均值，保持键，保持读数，带背光灯；10、自动关机功能，保护软套，防水防尘、防撞击。

  1、风速仪将流速信号转变为电信号的一种测速仪器，也可测量流体温度或密度，其原理是，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，而散热量导致热线气温变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号，它有两种工作模式：

  ①恒流式：通过热线的电流保持不变，气温变化时，热线电阻改变，因而两端电压变化，由此测量流速；

  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；2、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。热线风速仪与皮托管相比，具有探头体积小，对流场干扰小；响应快，能测量非定常流速；能测量很低速（如低达0.3米

  ；5、测量流体温度(事先测出探头电阻随流体温度的变化曲线，然后根据测得的探头电阻就可确定温度；

  风速仪的应用很广泛，在所有领域都能灵活运用，大范围的应用于电力、钢铁、石化、节能等行业，在北京奥运会中还有别的的应用，帆船比赛，划艇比赛，野外射击比赛等都要使用到风速仪来测量，现在的风速仪比较先进，除了测量风速外同时还可以测风温、风量，有很多行业都要使用到风速仪，推荐使用的行业：出海捕捞业、各类风扇制造业、需要抽风排气系统的行业等等。

  UNI-T优利德、Amprobe安博、日本加野麦克斯、美国MET ONE、科尔帕默/cole-parmer、美国TSI国产：沪净净化、北廷测量、浙江孚夏/FUXIA

  0至5m/s；中速：5至40m/s；高速：40至100m/s。风速仪的热式探头用于0至5m/s的精确测量；风速仪的叶轮式探头测量5至40m/s的流速效果理想；而利用皮托管则可在高速范围内得到结果。热式探头拥有精确的测量效果，风速范围一般在0-30m/s。

  叶轮式探头可以再一次进行选择叶轮的直径，不一样的尺寸的叶轮都有不同的应用。如选用直径100mm的大叶轮就可以测得100mm

  毕托管一般都是应用在测量管道风速，适合于大风速，一般小于5m/s的风速都不推荐使用毕托管。

  350˚C高温。皮托管对于温度的适合使用的范围是广泛的，即使是普通的探头，也能承受600˚C

  16mm的探头用途最广。其尺寸大小既保证了良好的通透性，又能承受更高达60m/s

  20cm ),气流截面较为稳定。在这种情况下，一般会用大风速仪的口径转轮做测量。因为较大的口径能够对不均衡的流速进行平均，并在较大范围内计算其平均值。

  既使在抽气处没有栅格的干扰，空气流动的路线也没有方向，并且其气流截面极不均匀。其原因是管道内的局部真空，以漏斗状把空气中抽出在气室中，既使是在距离抽气很近的区域内，也没有一个满足测量条件的位置，可供做测量操作。如采用带有平均值计算功能的栅极测量法做测量，并借以确定容积流量法做测量，并借以确定容积流量等，只有管道或漏斗测量法可提供可重复测量结果。在这种情况下，不一样的尺寸的测量漏斗能够完全满足使用上的要求。利用测量漏斗可以在片状阀前一定距离处生成一个满足流速测量条件的固定截面，测出定位该截面中心并固定截面，测出定位该截面中心并固定截面，测出定位该截面中心并固定于此。流速测头得到的测量值乘以漏斗系数，即可计算出抽出的容积流量。（如漏斗系数20）。

  1、使用前观察电表的指针是否指于零点，如有偏移，可轻轻调整电表的机械调整螺丝，使指针回到零点；

  3、将测杆插头插在插座上，测杆垂直向上放置，螺塞压紧使探头密封，

  满度调节旋纽，使电表指针指在满度位置；4、将校正开关置于

  零位，慢慢调整粗调、细调两个旋纽，使电表指针指在零点的位置；5、经以上步骤后，轻轻拉动螺塞，使测杆探头露出(长短可根据自身的需求选择)，并使探头上的红点面对对着风向，根据电表度读数，查阅校正曲线，即可查出被测风速；

  、4步骤一次，使仪表内的电流得到标准化；7、测毕，应将校正开关置于断的位置。

  1、不要把风速仪安装在靠近高能雷达或无线发射器的旁边。最好进行现场勘测，以确定当地的电子干扰，不要与任何雷达扫描装置在一个平面上安装，至少应保持2m

  、避免周围建筑物比如树、电线杆、高楼等这些可能会影响到气流或产生紊乱的装置，这可能对测量精度产生一定的影响。最好安装在盛行风的一侧；4、按照世界气象组织（WMO

  ）给出的建议：风速仪安装标准：在开阔地区超过地面10米以上，开阔地区的定义是风速仪和任何障碍物之间的距离是障碍物高度的

  （二）安装需要注意的几点：1、确保CDBJ-F30J热球风速仪按照每个用户手册正确接地；

  、确保线缆长度低于最大线缆长度限制，如果线缆割断后又没有正确的连接，或者线缆屏蔽线没有很好维护，EMC（电磁兼容性）可能会降低；

  3、不需要创建接地回路，根据安装指导说明进行接线、保证仪器在运行中的持续电源供应。

  或数字输出Data-连接到一块或接地；②终端盒到主机系统的线缆类型一定要符合如上规格，必须给线缆开出合适的管道或电缆槽，以避免机械装置对线缆的伤害，一定要使用束线夹或束线带对线缆做固定，以减少线缆对连接头的拉扯。（四）接地

  为了正确操作，最大限度避免雷电损害，EC-A1一定要通过安装管正确接地，不完全接地将会降低EC-A1的性能，尤其在电磁干扰非常严重的地方，接地导线

  （五）机械装置1、仪器的固定用户可结合实际需要，灵活地选择安装方法，但一定要保证仪器垂直放置，固定牢固；

  仪器顶部标有指示箭头，箭头“N”相对应于仪器的0°\u30456X位，在安装过程中，必须用精密的方向测定仪器先测定某个固定方向，“零位”指示箭头依据这个方向来确定仪器的安装方位，通常选择指北安装（或者指向其它方向安装），然后固定好仪器。

  2、禁止将风速仪探头置于可燃性气体中，否则，可能会引起火灾甚至爆炸；3、请依据使用说明书的要求正确使用风速仪，不正确使用，可能会引起触电、火灾和传感器的损坏；4、在使用中，如遇风速仪散发出异常气味、声音或冒烟，或有液体流入风速仪内部，请立即关机取出电池，否则，将有被电击、火灾和损坏风速仪的危险；

  、不要将探头和风速仪本体暴露在雨中，否则，可能有电击、火灾和伤及人身的危险；

  、不要触摸探头内部传感器部位；7、风速仪长期不使用时，请取出内部的电池，否则，将电池可能漏液，导致风速仪损坏；

  8、不要将风速仪放置在高温、高湿、多尘和阳光直射的地方。否则，将导致内部器件的损坏或风速仪性能变坏；

  9、不要用挥发性液体来擦拭风速仪，否则，可能会引起风速仪壳体变形变色，风速仪表面有污渍时，可用柔软的织物和中性洗涤剂来擦拭；

  11、不要在风速仪带电的情况下触摸探头的传感器部位，否则，将影响测量结果或导致风速仪内部电路的损坏。

  风向风速仪作为一种记录和监测风向和风速的的便捷式仪器，被广泛的应用，随着一些材料和设备的质量提高，风向风速仪在日常使用的过程中，很少发生故障，不过不排除极个别情况，为了方便我们气象站等科研单位在遇见故障时候，第一时间解决实际问题，风速仪特总结了以下几点故障及检修方法。

  ①K2接点检查，将万用表拔到R*1K档，两表笔分别接20线圈，万用表指针是否向电阻为0的方向摆动？若指针有摆动说明K2接点正常。②风速发电机检查，用万用表10伏挡，测20线间电压，若无交流电压，说明故障在

  间有无交流电压？若有电压，说明故障在12线插孔太松，可用镊子夹小些。若无电压，说明故障在12线插头到感应器。取下风速表，转动风杯，用万用表10伏挡测同心插头细的部分与风速表固定螺丝间电压，若有电压，可能风速表固定不牢或风向标顶部大压帽松动，使外壳无法导电，也可能同心插头细的部分接触不良，可将该插头开口处撬开一点，然后装好风速表。并注意12插头10，11线有无脱焊；若无电压，拧下风速表外壳，转动风杯，测发电机护罩与同心插头细的部分间电压；若有电压，则造成不能接通电路的是外壳上端的螺扣有漆或脏物，若无电压，则应拧下同心插头的小圆胶木片，查是否脱焊，否则为发电机定子线圈断线）瞬时风向感应部分：取下长电缆上20

  R*100挡，一表笔接插头的B2，另一表笔依次接A1、A2……A8，同时将风向标拨到相应的E、SE…NE看电阻是否均为零。若为零说明该部分正常。若电阻不为0，则应分别检查20线线插座接触是否良好，有无断线或脱焊，检查风向接触器簧片上三个触头对方位块、导电环压力；或方位块上有铜屑等脏物，检查埋在地下的缆有无被虫咬断或折断现象。（二）风向风速仪的指示器常见故障及检修1、常见故障：(1)风速指示电表坏或固定不牢；(2)灯泡烧坏；(3)插头座接触不良或断线)整流电源故障；(5)焊头脱焊；(6)方位块短路；(7)

  （1）瞬时风速指标部分：拔下指示器左边20线插头，在风杯不转时，用万用表R*1K档，两表笔分别接20线，看电阻是否为500欧，若为500欧说明故障在指示器内，不必检查室外部分。把风速扳键开关S2接通，继续用R*1K挡将两表笔分别插入20线插孔中，看风速表指针是否摆动？若摆动，说明20线插头有故障，查有无脱焊、缩进等。若不摆动，用万用表

  A10、B1插孔到接线部分断路、脱焊、假焊或S2氧化失灵。（2）瞬时风向指示部分：拔下电缆上20

  8个指示灯泡是否依次点亮。①个别不亮，是因个别灯泡烧坏，相应灯泡插座接触不良或断线、脱焊，隔离二级管老化或内部断路。②若都不亮，用万用表测指示器两电源接线柱间的直流电压，若有电压，检查风向开关S2接触是否良好，S2上两根导线有无脱焊、断线到负接线柱间有无脱焊、断线。若无电压，应检查整流电源部分。把万用表拔到直流50伏挡，正表笔搭指示器正接线柱，负表笔搭负接线柱，接上电源，万用表指有10伏电压以下，说明整流二极管击穿，变压器次级线圈短路。若无电压，说明电源保险丝坏，变压器烧坏，电源插头内接线断线或脱焊。③不该亮的灯泡熄灭，把万用表拔到R*100K挡，合上S2开关，黑表笔接指示器电源正接线，看是否导通”若导通说明正常。然后对调表笔即用红表笔接指示器电源正接线看电阻是否均为无穷大？若为无穷大，说明与灯泡相接的隔离二极管均正常，若有个别电阻为零时，说明相应隔离二极管击穿。④不该亮的灯泡点亮，有以下原因，12线插头(座)进水或碰线线头(座)A1-A8之间有短路碰线；方位块之间嵌进了磨下来的铜屑，使方位块发生短路。