Τρία κοινά χρησιμοποιούμενα ανεμόμετρα και οι λύσεις τους
1. Θερμικό ανεμόμετρο
Ένα όργανο μέτρησης ταχύτητας που μετατρέπει τα σήματα ταχύτητας ροής σε ηλεκτρικά σήματα και μπορεί επίσης να μετρήσει τη θερμοκρασία ή την πυκνότητα του υγρού. Η αρχή είναι να τοποθετήσετε ένα λεπτό μεταλλικό σύρμα (που ονομάζεται θερμό σύρμα) που θερμαίνεται από ηλεκτρισμό στη ροή του αέρα. Η απαγωγή θερμότητας του θερμού σύρματος στη ροή αέρα σχετίζεται με τον ρυθμό ροής και η απαγωγή θερμότητας προκαλεί αλλαγή στη θερμοκρασία του θερμού σύρματος και αλλαγή στην αντίσταση. Το σήμα ταχύτητας ροής στη συνέχεια μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα. Έχει δύο τρόπους λειτουργίας: ① σταθερό ρεύμα. Το ρεύμα διαμέσου του θερμού καλωδίου παραμένει σταθερό και όταν αλλάζει η θερμοκρασία, αλλάζει η αντίσταση του θερμού σύρματος, με αποτέλεσμα να αλλάζει η τάση και στα δύο άκρα, μετρώντας έτσι τον ρυθμό ροής. ② Τύπος σταθερής θερμοκρασίας. Η θερμοκρασία της τηλεφωνικής γραμμής παραμένει σταθερή, όπως στους 150 μοίρες, και ο ρυθμός ροής μπορεί να μετρηθεί με βάση το απαιτούμενο ρεύμα που εφαρμόζεται. Ο τύπος σταθερής θερμοκρασίας χρησιμοποιείται ευρύτερα από τον τύπο σταθερού ρεύματος.
Το μήκος του θερμού σύρματος είναι γενικά στην περιοχή των 0,5-2 χιλιοστών και η διάμετρος είναι στην περιοχή 1-10 μικρομέτρων. Το υλικό που χρησιμοποιείται είναι πλατίνα, βολφράμιο ή κράμα ροδίου πλατίνας. Εάν χρησιμοποιείται μια πολύ λεπτή (πάχους λιγότερο από 0,1 microns) μεταλλική μεμβράνη αντί για μεταλλικό σύρμα, ονομάζεται ανεμόμετρο θερμού φιλμ, το οποίο λειτουργεί παρόμοια με ένα θερμό καλώδιο, αλλά χρησιμοποιείται κυρίως για τη μέτρηση της ταχύτητας ροής υγρού. Εκτός από τον συνηθισμένο τύπο απλής γραμμής, η ανοιχτή γραμμή μπορεί επίσης να είναι ένας συνδυασμός τύπου διπλής ή τριπλής γραμμής, που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση στοιχείων ταχύτητας σε διάφορες κατευθύνσεις. Το ηλεκτρικό σήμα εξόδου από τη γραμμή επικοινωνίας, μετά από ενίσχυση, αντιστάθμιση και ψηφιοποίηση, μπορεί να εισαχθεί στον υπολογιστή για βελτίωση της ακρίβειας μέτρησης, αυτόματη ολοκλήρωση της διαδικασίας μετεπεξεργασίας δεδομένων, επέκταση της λειτουργίας μέτρησης ταχύτητας και ταυτόχρονα μέτρηση στιγμιαίων και μέσων τιμών, συνδυασμένων και μερικών ταχυτήτων, έντασης στροβιλισμού και άλλων παραμέτρων. Σε σύγκριση με τους σωλήνες pitot, το ανεμόμετρο θερμού σύρματος έχει μικρότερο όγκο ανιχνευτή και λιγότερες παρεμβολές στο πεδίο ροής. Γρήγορη απόκριση, ικανή να μετρήσει ασταθή ταχύτητα ροής. Έχει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να μετρήσει πολύ χαμηλές ταχύτητες (όπως 0,3 μέτρα ανά δευτερόλεπτο).
Όταν χρησιμοποιείται θερμοευαίσθητος αισθητήρας σε αναταράξεις, η ροή αέρα από όλες τις κατευθύνσεις επηρεάζει ταυτόχρονα το θερμικό στοιχείο, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει την ακρίβεια των αποτελεσμάτων της μέτρησης. Κατά τη μέτρηση σε αναταράξεις, η ένδειξη του αισθητήρα ροής του θερμικού ανεμόμετρου είναι συχνά υψηλότερη από αυτή του περιστροφικού καθετήρα. Το παραπάνω φαινόμενο μπορεί να παρατηρηθεί κατά τη μέτρηση του αγωγού. Σύμφωνα με διαφορετικούς σχεδιασμούς για τη διαχείριση της τυρβώδους ροής στους αγωγούς, μπορεί να συμβεί ακόμη και σε χαμηλές ταχύτητες. Επομένως, η διαδικασία μέτρησης του ανεμόμετρου θα πρέπει να πραγματοποιείται στο ευθύ τμήμα του αγωγού. Το σημείο εκκίνησης του ευθύγραμμου τμήματος πρέπει να είναι τουλάχιστον 10 × D (D=διάμετρος σωλήνα, σε CM) εκτός του σημείου μέτρησης. Το τελικό σημείο πρέπει να βρίσκεται τουλάχιστον 4 × D πίσω από το σημείο μέτρησης. Η ρευστή διατομή-δεν πρέπει να έχει εμπόδια (άκρες, προεξοχές, αντικείμενα κ.λπ.).
2. Ανεμόμετρο πτερωτής
Η αρχή λειτουργίας του καθετήρα πτερωτής ενός ανεμόμετρου βασίζεται στη μετατροπή της περιστροφής σε ηλεκτρικά σήματα. Πρώτον, περνά μέσα από μια κεφαλή ανίχνευσης εγγύτητας για να «μετρήσει» την περιστροφή της πτερωτής και να δημιουργήσει μια σειρά παλμών. Στη συνέχεια, μετατρέπεται και υποβάλλεται σε επεξεργασία από έναν ανιχνευτή για να ληφθεί η τιμή ταχύτητας. Ο ανιχνευτής μεγάλης-διαμέτρου (60 mm, 100 mm) του ανεμόμετρου είναι κατάλληλος για τη μέτρηση τυρβώδους ροής με μεσαίες έως χαμηλές ταχύτητες (όπως στις εξόδους του αγωγού). Ο ανιχνευτής μικρής-διαμέτρου ενός ανεμόμετρου είναι πιο κατάλληλος για τη μέτρηση της ροής αέρα σε αγωγούς με επιφάνεια διατομής-μεγαλύτερη από 100 φορές εκείνη του καθετήρα.
3. Ανεμόμετρο σωλήνα Pitot
Εφευρέθηκε από τον Γάλλο φυσικό H. Pito τον 18ο αιώνα. Ένας απλός σωλήνας pitot έχει έναν μεταλλικό λεπτό σωλήνα με μια μικρή οπή στο άκρο ως σωλήνα καθοδήγησης πίεσης, ο οποίος μετρά τη συνολική πίεση του ρευστού προς την κατεύθυνση της δέσμης ροής. Ένας άλλος σωλήνας πίεσης οδηγείται έξω από το τοίχωμα του κύριου αγωγού κοντά στο μπροστινό μέρος του μεταλλικού λεπτού σωλήνα για τη μέτρηση της στατικής πίεσης. Το μετρητή διαφορικής πίεσης συνδέεται με δύο σωλήνες πίεσης και η μετρούμενη πίεση είναι η δυναμική πίεση. Σύμφωνα με το θεώρημα του Bernoulli, η δυναμική πίεση είναι ανάλογη του τετραγώνου της ταχύτητας ροής. Επομένως, η ταχύτητα ροής του ρευστού μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας ένα σωλήνα pitot. Μετά από δομικές βελτιώσεις, γίνεται ένας συνδυασμένος σωλήνας pitot, δηλαδή σωλήνας στατικής πίεσης pitot. Είναι ένας σωλήνας διπλής στρώσης λυγισμένος σε ορθή γωνία. Το εξωτερικό χιτώνιο και το εσωτερικό χιτώνιο είναι σφραγισμένα και υπάρχουν αρκετές μικρές τρύπες γύρω από το εξωτερικό χιτώνιο. Κατά τη μέτρηση, τοποθετήστε αυτό το χιτώνιο στη μέση του μετρούμενου αγωγού. Το στόμιο του εσωτερικού περιβλήματος είναι στραμμένο προς την κατεύθυνση της δέσμης ροής και τα ανοίγματα των μικρών οπών γύρω από το εξωτερικό περίβλημα είναι κάθετα προς την κατεύθυνση της δέσμης ροής. Σε αυτό το σημείο, η διαφορά πίεσης μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού περιβλήματος μπορεί να μετρηθεί για να υπολογιστεί η ταχύτητα ροής του ρευστού σε αυτό το σημείο. Οι σωλήνες Pitot χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μέτρηση της ταχύτητας των ρευστών σε αγωγούς και αεροσήραγγα, καθώς και σε ποτάμια. Εάν η ταχύτητα ροής κάθε τμήματος μετράται σύμφωνα με τους κανονισμούς, μπορεί να ενσωματωθεί για τη μέτρηση του ρυθμού ροής του ρευστού στον αγωγό. Αλλά όταν το ρευστό περιέχει μικρή ποσότητα σωματιδίων, μπορεί να μπλοκάρει την οπή μέτρησης, επομένως είναι κατάλληλο μόνο για τη μέτρηση του ρυθμού ροής ρευστών χωρίς σωματίδια. Έτσι, οι σωλήνες pitot μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση της ταχύτητας του ανέμου και του ρυθμού ροής, που είναι η αρχή των ανεμόμετρων σωλήνα pitot.
