热线式风速仪的两种工作模式介绍

  热线风速仪有两种工作模式


  (1) 恒流式
 

  通过热线的电流保持不变,温度变化时,热线电阻改变,因而两端电压变化,由此测量流速。

  利用风速探头进行测量。风速探头为一敏感部件。当有一恒定电流通过其加热线圈时,探头内的温度升高并于静止空气中达到一定数值。此时,其内测量元件热电偶产生相应的热电势,并被传送到测量指示系统,此热电势与电路中产生的基准反电势相互抵消,使输出信号为零,风速仪指针也能相应指于零点或显示零值。若风速探头端部的热敏感部件暴露于外部空气流中时,由于进行热交换,此时将引起热电偶热电势变化,并与基准反电势比较后产生微弱差值信号,此信号被测量仪表系统放大并推动电表指针变化从而指示当前风速或经过单片机处理后通过显示屏显示当前风速数值。


  (2)恒温式
 

  风速仪热线的温度保持不变,给风速敏感元件电流可调,在不同风速下使处于不同热平衡状态的风速敏感元件的工作温度基本维持不便,即阻值基本恒定,该敏感元件所消耗的功率为风速的函数。

  恒温风速仪则是利用反馈电路使风速敏感元件的温度和电阻保持恒定。当风速变化时热敏感元件温度发生变化,电阻也随之变化,从而造成热敏感元件两端电压发生变化,此时反馈电路发挥作用,使流过热敏感元件的电流发生相应的变化,而使系统恢复平衡。上述过程是瞬时发生的,所以速度的增加就好像是电桥输出电压的增加,而速度的降低也等于是电桥输出电压的降低。
 

  三、电路工作原理
 

  现以恒温式热线风速仪为例来说明它的工作原理(如图1)。把探头接在风速仪电路中电桥的一臂,探头的电阻记为Rp,其他三臂的电阻分别为R1,R2和Rb。其中R1= R2,Rb为一可调的十进制精密电阻。此时,要求热线探头的电阻温度系数很高,而相反的却要求R1,R2和Rb的电阻温度系数很小。

  

热线风速仪有两种工作模式

 

  在电桥AC两端加上电压E,当电桥平衡时,BD间无电位差,此时,没有信号输出。当探头没有加热时,探头的电阻值Rf叫做冷电阻,各个探头有其不同的冷电阻值。测试时,把一个未知电阻值的探头接入桥路中,调节Rb使电桥平衡,这时十进位电阻器Rb上的数值就是冷电阻的数值,即为Rf。按照所选定的过热比调节Rb,使它的数值高出Rf,一般推荐值为1.5Rf。这是,仪器中的电路能自动回零反馈,使Iw增加,从而使热线探头的温度升高、电阻增大,一直达到Rw=Rb为止,这时热线上的温度已升高到θw,θw高于流体介质的温度θf。

  由于气流流过探头带走了热量,因而热线温度θf降低,流速越大,探头热损失就越大。系统为了维持热线温度不变,即电阻值不变,流经热线探头的电流Iw就将自动增大,因而电压E增大,这样,就可建立起电压E与流速υ∞之间的关系。

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