Introduzione al principio delle sonde termosensibili per anemometri
Il principio di base di un anemometro è quello di posizionare un sottile filo metallico in un fluido e riscaldare il filo con una corrente elettrica per aumentare la sua temperatura rispetto alla temperatura del fluido. Pertanto l'anemometro a filo metallico viene chiamato “filo caldo”. Quando il fluido scorre attraverso il filo metallico in direzione verticale, sottrarrà parte del calore dal filo, provocando una diminuzione della temperatura del filo. Dalla teoria dello scambio termico per convezione forzata si ricava che esiste una relazione tra il calore dissipato dal filo caldo Q e la velocità v del fluido. Una sonda a filo caldo standard è costituita da due staffe tensionate con un filo metallico corto e sottile. I fili metallici sono comunemente realizzati con metalli con punti di fusione elevati e buona duttilità, come platino, rodio e tungsteno. Il diametro del filo comunemente utilizzato è 5 μm. 2 mm di lunghezza; Il piccolo diametro della sonda è di solo 1 μm. La lunghezza è 0,2 mm.
A seconda dei diversi scopi, la sonda a filo caldo può anche essere trasformata in filo doppio, triplo, obliquo, a forma di V, a forma di X, ecc. Per aumentare la resistenza, a volte viene utilizzata una pellicola metallica al posto del filo metallico, e una sottile pellicola metallica viene solitamente spruzzata su un substrato termicamente isolato, chiamato sonda a film caldo, come mostrato nella Figura 2.2. La sonda a filo caldo deve essere calibrata prima dell'uso. La calibrazione statica viene eseguita in una galleria del vento standard specializzata, misurando la relazione tra la velocità del flusso e la tensione di uscita e disegnando una curva standard; La calibrazione dinamica viene effettuata in un campo di flusso pulsante noto, oppure aggiungendo un segnale elettrico pulsante al circuito di riscaldamento dell'anemometro per verificare la risposta in frequenza dell'anemometro a filo caldo. Se la risposta in frequenza è scarsa, è possibile utilizzare i circuiti di compensazione corrispondenti per migliorarla.
L'intervallo di misurazione della velocità del flusso da {{0}} a 100 m/s può essere suddiviso in tre sezioni: bassa velocità: da 0 a 5 m/s; Velocità media: da 5 a 40 m/s; Alta velocità: da 40 a 100 m/s. La sonda termosensibile dell'anemometro viene utilizzata per misurazioni da 0 a 5 m/s; La sonda rotante dell'anemometro ha un effetto ideale nella misurazione di velocità del flusso comprese tra 5 e 40 m/s; Utilizzando un tubo di Pitot, è possibile ottenere risultati entro un intervallo di velocità elevate. Un ulteriore standard per selezionare correttamente la sonda di portata di un anemometro è la temperatura, che tipicamente viene utilizzata dal sensore termico dell'anemometro a temperature di circa più -70C. La sonda del rotore dell'anemometro appositamente progettato può raggiungere i 350°C. I tubi di Pitot vengono utilizzati per temperature superiori a più 350°C.
Sonda termosensibile dell'anemometro
Il principio di funzionamento della sonda termosensibile dell'anemometro si basa sull'impatto del flusso d'aria fredda che sottrae calore all'elemento termico. Con l'aiuto di un interruttore di regolazione, la temperatura viene mantenuta costante e la corrente di regolazione è proporzionale alla portata. Quando si utilizza una sonda termosensibile in turbolenza, il flusso d'aria proveniente da tutte le direzioni influisce simultaneamente sull'elemento termico, il che può influire sulla precisione dei risultati della misurazione. Quando si misura in turbolenza, la lettura del sensore di velocità del flusso dell'anemometro termico è spesso superiore a quella della sonda rotativa. I fenomeni di cui sopra possono essere osservati durante la misurazione della tubazione. Secondo diversi progetti per la gestione della turbolenza nelle tubazioni, questa può verificarsi anche a basse velocità. Pertanto, il processo di misurazione dell'anemometro dovrebbe essere eseguito sul tratto rettilineo della tubazione. Il punto iniziale del tratto rettilineo deve trovarsi almeno 10 volte prima del punto di misurazione × D (D=diametro della tubazione, in CM); Il punto finale dovrebbe trovarsi almeno 4 dopo il punto di misurazione × Posizione D. La sezione trasversale del fluido non deve presentare alcuna ostruzione. (bordi, sporgenze, oggetti, ecc.)
Il principio di funzionamento della sonda rotante dell'anemometro si basa sulla conversione della rotazione in un segnale elettrico. Innanzitutto, passa attraverso un sensore di prossimità per "contare" la rotazione della ruota rotante e generare una serie di impulsi. Quindi viene convertito ed elaborato dal rilevatore per ottenere il valore della velocità. La sonda di grande diametro dell'anemometro (60mm, 100mm) è adatta per misurare la turbolenza a portate medie e piccole (come agli scarichi delle tubazioni). La sonda di piccolo calibro dell'anemometro è più adatta per misurare flussi d'aria con un'area della sezione trasversale maggiore di 100 volte quella della testa di esplorazione.
