Principio della sonda termica dell'anemometro
Il principio di base di un anemometro è quello di posizionare un sottile filo metallico in un fluido e far passare una corrente elettrica per riscaldare il filo in modo che la sua temperatura sia superiore alla temperatura del fluido, quindi l'anemometro a filo è chiamato "filo caldo". Quando il fluido scorre attraverso il filo metallico in direzione verticale, sottrarrà parte del calore dal filo metallico, provocando un abbassamento della temperatura del filo metallico. Secondo la teoria dello scambio termico per convezione forzata si può dedurre che esiste una relazione tra il calore Q perso dal filo caldo e la velocità v del fluido. Una sonda a filo caldo standard è costituita da un filo corto e sottile teso tra due staffe. Il filo metallico è solitamente costituito da metalli con punti di fusione elevati e buona duttilità come platino, rodio e tungsteno. I fili comunemente utilizzati hanno un diametro di 5μm e una lunghezza di 2mm; la piccola sonda ha un diametro di solo 1μm e una lunghezza di 0,2 mm.
A seconda dei diversi utilizzi, le sonde a filo caldo vengono realizzate anche a filo doppio, triplo, obliquo, a V, a X, ecc. Per aumentarne la resistenza, a volte viene utilizzata una pellicola metallica al posto del filo metallico. Una sottile pellicola metallica viene solitamente spruzzata su un substrato termicamente isolante, chiamato sonda a film caldo, come mostrato nella Figura 2.2. Le sonde a filo caldo devono essere calibrate prima dell'uso. La calibrazione statica viene eseguita in una speciale galleria del vento standard e la relazione tra la velocità del flusso e la tensione di uscita viene misurata e tracciata in una curva standard; la calibrazione dinamica viene effettuata in un campo di flusso pulsante noto, oppure aggiungendo un circuito di riscaldamento all'anemometro. L'ultimo segnale elettrico pulsante viene utilizzato per verificare la risposta in frequenza dell'anemometro a filo caldo. Se la risposta in frequenza non è buona, è possibile utilizzare il circuito di compensazione corrispondente 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 termica dell'anemometro viene utilizzata per misurazioni da 0 a 5 m/s; la sonda a ruota dell'anemometro è ideale per misurare portate da 5 a 40m/s; e il tubo di Pitot può essere utilizzato per ottenere risultati nella gamma ad alta velocità. Un ulteriore criterio per la corretta scelta della sonda di velocità del flusso di un anemometro è la temperatura. Solitamente la temperatura operativa del sensore termico di un anemometro è di circa +-70C. La sonda a ruota dell'anemometro speciale può raggiungere i 350°C. Il tubo di Pitot viene utilizzato sopra +350C.
Sonda termica per anemometro
Il principio di funzionamento della sonda termica dell'anemometro si basa sull'impatto del flusso d'aria fredda che sottrae calore all'elemento riscaldante. Con l'aiuto di un interruttore di regolazione per mantenere la temperatura costante, la corrente di regolazione è proporzionale alla portata. Quando si utilizza una sonda termica in un flusso turbolento, il flusso d'aria proveniente da tutte le direzioni colpisce simultaneamente l'elemento termico, influenzando la precisione dei risultati della misurazione. Quando si misura in un flusso turbolento, il valore indicativo del sensore di flusso dell'anemometro termico è spesso superiore a quello della sonda a ruota. I fenomeni di cui sopra possono essere osservati durante la misurazione della tubazione. A seconda della progettazione della gestione della turbolenza nei tubi, questa può verificarsi anche a basse velocità. Pertanto, il processo di misurazione dell'anemometro dovrebbe essere eseguito sulla parte diritta del tubo. Il punto iniziale della parte in linea retta dovrebbe trovarsi almeno 10×D (D=diametro del tubo, in CM) davanti al punto di misurazione; il punto finale dovrebbe essere almeno 4×D dopo il punto di misurazione. Non devono esserci ostruzioni nella sezione del fluido. (bordi, sporgenze, oggetti, ecc.)
Il principio di funzionamento della sonda a ruota dell'anemometro si basa sulla conversione della rotazione in segnali elettrici. Innanzitutto, attraverso un avvio ad induzione di prossimità, viene "contata" la rotazione della ruota e viene generata una serie di impulsi, che viene poi convertita ed elaborata dal rilevatore. Ottieni il valore della velocità. La sonda di grande diametro (60mm, 100mm) dell'anemometro è adatta alla misura di flussi turbolenti con portate medie e piccole (come ad esempio all'uscita della tubazione). La sonda di piccolo diametro dell'anemometro è più adatta per misurare il flusso d'aria dove la sezione trasversale del tubo è più di 100 volte maggiore della sezione trasversale della testa di esplorazione.
