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一文讀懂DEM6三杯風向風速表
發布時間:2019-03-11 閱讀:327
    DEM6三杯風向風速表,風速測量部分采用了微機技術,可以同時測量瞬時風速、瞬時風級平均風速、平均風級和對應浪高等參數.它帶有數據鎖存功能,便于讀數.風向部分采用了自動指北裝置,測量時無需人工對北,簡化測量操作.本儀器體積小,重量輕,功能全,可廣泛用于農林、環保、海洋、科學考察等領域測量大氣的風參數。
    風向傳感器是以風向箭頭的轉動探測,感受外界的風向信息,并將其傳遞給同軸碼盤,同時輸出對應風向相關數值的一種物理裝置。
    風速傳感器是一種可以連續測量風速和風量(風量=風速x橫截面積)大小的常見傳感器。
    風速傳感器大體上分為機械式(主要有螺旋槳式、風杯式)風速傳感器、熱風式風速傳感器、皮托管風速傳感器和基于聲學原理的超聲波風速傳感器。本文只介紹了機械式和熱風式風速傳感器。
    我們知道電扇由電動機帶動風扇葉片旋轉,在葉片前后產生一個壓力差,推動氣流流動。螺旋漿式風速計的工作原理恰好與此相反,對準氣流的葉片系統受到風壓的作用,產生一定的扭力矩使葉片系統旋轉。
    通常螺旋槳式速傳感器通過一組三葉或四葉螺旋槳繞水平軸旋轉來測量風速,螺旋槳一般裝在一個風標的前部,使其旋轉平面始終正對風的來向,它的轉速正比于風速。
    風杯式風速傳感器,是一種十分常見的風速傳感器,zui早由英國魯賓孫發明。感應部分是由三個或四個圓錐形或半球形的空杯組成??招謀槍潭ㄔ諢コ?20°的三叉星形支架上或互成90°的十字形支架上,杯的凹面順著一個方向排列,整個橫臂架則固定在一根垂直的旋轉軸上。
    當風從左方吹來時,風杯1與風向平行,風對風杯1的壓力在zui直于風杯軸方向上的分力近似為零。風杯2與3同風向成60度角相交,對風杯2而言,其凹面迎著風,承受的風壓zui大;風杯3其凸面迎風,風的繞流作用使其所受風壓比風杯2小,由于風杯2與風杯3在垂直于風杯軸方向上的壓力差,而使風杯開始順時針方向旋轉,風速越大,起始的壓力差越大,產生的加速度越大,風杯轉動越快。
    風杯開始轉動后,由于杯2順著風的方向轉動,受風的壓力相對減小,而杯3迎著風以同樣的速度轉動,所受風壓相對增大,風壓差不斷減小,經過一段時間后(風速不變時),作用在三個風杯上的分壓差為零時,風杯就變作勻速轉動。這樣根據風杯的轉速(每秒鐘轉的圈數)就可以確定風速的大小。
    當風杯轉動時,帶動同軸的多齒截光盤或磁棒轉動,通過電路得到與風杯轉速成正比的脈沖信號,該脈沖信號由計數器計數,經換算后就能得出實際風速值。目前新型轉杯風速表均是采用三杯的,并且錐形杯的性能比半球形的好,當風速增加時轉杯能迅速增加轉速,以適應氣流速度,風速減小時,由于慣性影響,轉速卻不能立即下降,旋轉式風速表在陣性風里指示的風速一般是偏高的成為過高效應(產生的平均誤差約為10%)。
    熱式風速傳感器以熱絲(鎢絲或鉑絲) 或是以熱膜(鉑或鉻制成薄膜) 為探頭,裸露在被測空氣,并將它接入惠斯頓電橋,通過惠斯頓電橋的電阻或電流的平衡關系,檢測出被測截面空氣的流速。熱膜式風速傳感器的熱膜外涂有極薄的石英膜絕緣層,以便和流體絕緣,并可防止污染,可在帶有顆粒的氣流中工作,其強度比金屬熱線絲高。
    當空氣溫度穩定不變時,熱絲上的耗電功率等于熱絲在空氣中瞬時耗去的熱量。熱絲電阻隨溫度而變化,熱線的電阻和熱線溫度在通常溫度范圍(0~300 ℃) 之內,表現為線性關系。放熱系數與氣流速度有關,流速越大,對應的放熱系數也越大,即散熱快;流速小,則散熱慢。
    熱式風速傳感器所測氣流速度是電流與電阻的函數。將電流(或電阻) 保持不變,所測氣流速度僅與電阻(或電流) 一一對應。
    熱線式風速傳感器有恒流與恒溫兩種設計電路。恒溫式熱線風速傳感器較為常用。恒溫法原理是測量過程中保持熱絲溫度恒定,使電橋平衡,此時熱絲電阻保持不變,氣流速度只是電流的單值函數,根據已知的氣流速度與電流的關系可求得通過末端裝置的氣流速度。恒流式熱線風速傳感器在測量過程中保持流經熱絲的電流值不變。當電流值不變時,氣流速度僅僅與熱絲電阻有關。根據已知的氣流速度與熱絲電阻的關系可求得通過風速傳感器的氣流速度。
    熱線式風速傳感器可測量脈動風速。恒流式風速傳感器熱慣性較大,恒溫式風速傳感器的熱慣性相對較小,具有較高的速度響應。熱線式風速傳感器的測量精度均不很高,使用時要注意溫度補償。
    風向風速表可以手持使用,也可以安置在固定地點使用。
    DEM6三杯風向風速表的安置:將儀器按(圖四)裝好安置在四周開闊無高大障礙物的地方。安置高度以便于觀測為限,并且要保持儀器垂直,機殼側面風向(手持使用也相同)。
DEM6三杯風向風速表的使用:
將小套管拉下再向右轉一角度,此時風向盤就可按地磁子午線的方向穩定下來。風向指針與方向盤所對的度數就是風向。如指針擺動的中間值。
用手指壓下啟動桿風速指針就開始走動。這說明內部機構已經開始工作。隨后風速指針也開始走動,經一分鐘后風速指針停止轉動。接著時間指針轉到zui初位置也停止下來,結束了風速的測量。風速指針所示讀數稱為指示風速。以這個數值從風速檢定曲線圖中查出實際風速值即為所測之平均風速。
如欲進行下一次觀測時,只要再壓一下啟動桿就可以了。
    當觀測完畢時,務必將小套管向左轉一角度,使其恢復原來位置,這時方向盤可以固定不動。小心地將風向儀和手柄退下,放入儀器盒內。

 
 
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