一般热线风速仪有两种工作模式

三种风速测量仪介绍及其原理测量仪工作原理1、热式风速仪将流速信号变化为电信号的一种测速仪器，也可测量流体温度或密度。

其原理是，将一根通电加热的细金属丝（称热线）置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致热线温度变化而引起电阻变化，流速信号即变化成电信号。

它有两种工作模式：①恒流式。

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

②恒温式。

热线的温度保持不变，如保持150℃，依据所需施加的电流可度量流速。

恒温式比恒流式应用更广泛。

热线长度一般在0.5～2毫米范围，直径在1～10微米范围，材料为铂、钨或铂铑合金等。

若以一片很薄（厚度小于0.1微米）的金属膜代替金属丝，即为热膜风速仪，功能与热丝相像，但多用于测量液体流速。

热线除一般的单线式外，还可以是组合的双线式或三线式，用以测量各个方向的速度重量。

从热线输出的电信号，经放大、补偿和数字化后输入计算机，可提高测量精度，自动完成数据后处理过程，扩大测速功能，相像时完成瞬时值和时均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流参数的测量。

热线风速仪[1]与皮托管相比，具有探头体积小，对流场干扰小；响应快，能测量非定常流速；能测量很低速（如低达0.3米／秒）等优点。

当在湍流中使用热敏式探头时，来自各个方向的气流同时冲击热元件，从而会影响到测量结果的精准性。

在湍流中测量时，热敏式风速仪流速传感器的示值往往高于转轮式探头。

以上现象可以在管道测量过程中察看到。

依据管理管道紊流的不同设计，甚至在低速时也会显现。

因此，风速仪测量过程应在管道的直线部分进行。

直线部分的起点应至少在测量点前10D（D=管道直径，单位为CM）外；尽头至少在测量点后4D处。

流体截面不得有任何遮挡（棱角，重悬，物等）。

2、叶轮风速仪风速计的叶轮式探头的工作原理是基于把转动转换成电信号，先经过一个靠近感应开头，对叶轮的转动进行“计数” 并产生一个脉冲系列，再经检测仪转换处理，即可得到转速值。

热线风速仪的传热学原理研究沈欢北京大学工学院，北京1008712012年5月24日摘要本文深入讨论了热线风速仪的传热学原理，给出了具体的工程实现方案。

1热线风速仪简介热线风速仪是一种利用传热学原理准确测量风速的仪器，己经有近一百年的历史,它为流体速度的测量作出了巨大的贡献,并且在20世纪60年代以后几乎垄断了湍流脉动测速领域。

按照热线热平衡原理可以将热线分为恒流风速计和恒温风速计。

由于恒温风速计热滞后效应很小,频率响应很宽,反应快速,而恒流风速计则不具备上述特点,因此,恒温风速计的出现成为热线技术进一步发展的重要标志。

热线风速仪器测量速度的基本原理是热平衡原理,利用放置在流场中的具有加热电流的细金属丝来测量流场中的流速。

图一是法国的KTMO-CTV210型热线测速仪。

图1:热线测速仪热线长度一般在0.5～2毫米范围，直径在1～10微米范围，材料为铂、钨或铂铑合金等。

热线除普通的单线式外，还可以是组合的双线式或三线式，用以测量各个方向的速度分量。

从热线输出的电信号，经放大、补偿和数字化后输入计算机，可提高测量精度，自动完成数据后处理过程，扩大测速功能，如同时完成瞬时值和时均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流参数的测量。

热线风速仪与皮托管相比，具有探头体积小，对流场干扰小；响1应快，能测量非定常流速；能测量很低速（如低达0.3米/秒)等优点。

可测量的最低风速能达到0.05m/s，最高风速可达到30m/s以上，低风速时分辨率可以达到0.01m/s,所以它可以用来测量各种风速，尤其在低风速测量中有着不可替代的作用。

现在生产的热式风速仪样式更加简洁，准确度更高，携带使用也更加方便。

广泛应用于采暖、通风、空气调节、环境保护、节能监测、气象、农业、冷藏、干燥、劳动卫生调查、洁净车间、化纤纺织、各种风速实验室等方面。

2热线风速仪的传热学基本原理本文仅讨论现在流行的恒温式热线风速仪用于测量普通流场(室温、低速、稳定)流速的情况，不涉及变温流场和高速流场。

热线风速仪测量原理简介李敏毅甘妙昌马思龙广东省计量科学研究所广州５１０４０５摘要本文简单地阐述了热线风速仪的工作原理。

并介绍了其自校准和修正的一些方法。

关键词热线风速仪流速测量０引言为了进一步对换热器换热效果进行更深层次的研究，人们对换热器换热表面的气体或液体的流场越来越重视．因为流场对换热器总的换热系数有极其重要的影响，现在场协同原理也已经应用到对流换热的研究中。

并逐渐成为一个新的研究方向，而在进行对流换热场协同研究的同时，更需要对流体在换热表面附近的流场分布，只有在准确的测量流体流场的基础之上。

才可能通过实验来准确的验证流场与对流换热之间的关系．到目前为止，人们根据光学、力学以及热力学等领域的研究成果开发了很多测量流体流场的测量仪器，比如有早期的比托管和风速计。

后来的热线热膜风速仪ｍｗｒＡ），以及近期出现的激光流速计（ＬＤＶ）等等．比托管的结构简单，使用方便，坚实可靠，价格低廉，但是其测速的范围比较窄，一般用来测量旺盛湍流的平均流速。

所以测量的速度一般比较高．而且其仅能测量二维流场，不能敏感反向流动，不能测量湍流流动的流场分布．热线风速仪能够实现连续测量，信噪比好，而且能够分离和测量三维流场，测量的范圈比较大．而且能够非常准确地测量微风速。

其灵敏度非常高．鉴于热线风速仪的这些优点，现在被广泛地应用与各种埙域．比如测量模拟风洞的速度场，换热管肋片周围的速度场。

内燃机的流动特性等．１热线风速仪的基本工作原理１．１基本原理热线测速技术是一种非常重要的测量流体速度与方向的技术，已经有近一百年的历史，它为流体速度的测量作出了巨大的贡献．并且在２０世纪∞年代以后几乎垄断了溜流脉动测速领域．按照热线热平衡原理可以将热线分为恒流风速计和恒温风速计．由于恒温风速计热滞后效应报小，频率响应很宽，反应快速，而恒流风速计则不具备上述特点，因此，恒温风速计的出现成为热线技术进一步发展的重要标志．热线风速仪嚣测量速度的基本熏理是热平衡原理。

风速仪的工作原理引言风速仪是一种用于测量风速的设备，其工作原理是基于风压差或热敏材料的变化。

它被广泛应用于气象、环境监测、风力发电以及建筑工程等领域。

本文将详细介绍风速仪的工作原理及其应用。

一、风速仪的类型1. 风压差式风速仪风压差式风速仪是最常见和常用的风速测量仪器。

它由两个敏感的风压差传感器组成，这些传感器位于风速仪的正面和背面。

当风速仪暴露在风中时，风的流动会引起风压差，这个差异通过传感器转换为电信号。

根据风压差的大小，设备可以计算得出风速的数值。

2. 热线式风速仪热线式风速仪则是利用热敏材料的电阻随温度变化而变化的原理来测量风速的。

该仪器内置了一个非常薄且具有高热敏感性的热线，当空气流过时，热线会冷却下来，从而导致电阻发生变化。

通过测量电阻变化的大小，风速仪可以计算出风速。

二、风速仪的工作原理无论是风压差式风速仪还是热线式风速仪，其工作原理都是基于测量风速带来的物理变化。

下面将分别介绍这两种风速仪的工作原理。

1. 风压差式风速仪风压差式风速仪的工作原理基于当风的流动通过其外部传感器时，会产生风压差。

这个风压差被传感器感知到，并转换成电信号。

风压差的大小取决于风速和风速仪的设计特性。

通常来说，风压差越大，风速就越大。

传感器将电信号转换成数值，然后通过计算得出风速的测量结果。

2. 热线式风速仪热线式风速仪的工作原理是利用一个热线或热敏电阻来测量风速。

当空气流经热线时，热线会冷却下来，导致其电阻发生变化。

风速仪通过测量电阻变化的大小来计算风速。

三、风速仪的应用1. 气象学在气象学中，风速仪是测量大气层中风速的重要设备。

通过测量风速，可以更准确地预测天气变化，了解气候趋势以及对环境污染进行监测。

2. 环境监测风速仪也在环境监测中发挥着重要作用。

通过测量风速，可以了解空气流动情况，从而判断空气质量和各种污染物的扩散情况。

3. 风力发电在风力发电领域，风速仪被广泛应用来测量风速，从而调整风力发电机组的转速和功率输出，以最大限度地提高发电效率。

TM-4001热线式风速计操作规程1 目的规范TM-4001热线式风速计的操作程序，正确使用仪器，保证检验工作顺利进行。

2 适用范围适用于TM-4001热线式风速计的使用操作。

3 职责3.1 操作人员按照本规程操作仪器，并做使用登记；3.2 保管人员对仪器进行定期维护，保养；3.3 科室负责人负责仪器的全面管理工作。

4 技术参数4.1表身尺寸：156*73*35mm（L*W*H）；4.2感应棒尺寸：线长：160cm；棒长：128cm；棒前端直径：1.6cm；棒身直径：3.2cm；4.3表身重量：250公克（不含电池重量）；4.4感应棒重量：240公克；4.5电池寿命：10小时；4.6操作温湿度：-20℃～+50℃，<80%RH；4.7储存温湿度：-10℃～+50℃，<70%RH；5 操作程序5.1电源开/关：按电源键启动电源或关闭电源；5.2自动关机：当停止任何操作后约15分钟后将自动关机；关闭自动关机功能：在开机模式下，按HOLD键及电源键开机，LCD显示n-SL 表示已关闭自动关机功能。

再重新开机能恢复自动关机功能；5.3 LED背光：按下☀键将启动背光，再按一次则背光关闭，15秒后将自动关闭背光；5.4风速切换单位：在一般模式下，使用者可按Unit键切换风速单位；5.5第二视窗单位切换：在一般模式下，在第二视窗，使用者可按向下键+Unit 键切换单位；5.6第二视窗功能切换：在一般模式下，使用者可按向下键+Mode键切换功能，温度→湿度→露点温度→湿球温度→风量→2/3最大风量→压力；5.7平均时间常数设定（TC）：在一般模式下，使用者可按Mode选择至TC，然后按向回车键，进入平均时间常数设定模式，按回车键确认进入平均时间常数设定模式，进入后，可按向上、向下，Read、Mem键设定数值，且最大值为30，设定完后，再按回车键确认，跳到一般模式，按向下键可退出设定模式；5.8风量设定模式：在一般模式下，使用者Mode键选择至Area，然后按回车键，进入风量设定模式，按Read或Mem键选择Area、圆面积、方面积，再按回车键，进入设定面积，此时退出键失败；进入设定面积后，可按向上、向下、Read、Mem 键设定数值，再按回车键，设定完成，跳回一般模式，按向下键可退出设定模式；5.8读值锁定功能（HOLD）：使用者可按下HOLD键来锁定读值，再按一次HOLD 键则解除，在校正模式下将无法启用资料锁定功能；5.9手动记录功能（Mem）：使用者可按Mem键，记录数值，可记录99条；5.10手动读取及清除记录功能（Read）：使用者可按Read键，读取记录数值，按向上键或等待15秒钟可离开读取记录功能，在Read模式中按向下键及Mode 键可变更功能，长按Read键2秒，可清除记录；5.11最大、最小及平均值记录（MAX/MIN）：使用者可按下MAX/MIN键来启动记录最大、最小及平均值。

热线风速仪的工作原理热线风速仪是一种常用的测量风速的仪器，它通过测量风的流动对热线的冷却效应来计算风速。

它的工作原理非常简单，但却非常有效。

热线风速仪通常由一个细长的热丝（也称为热线）和一个温度传感器组成。

这个热丝通常是由金属或陶瓷制成的，具有较高的电阻率。

当电流通过热丝时，它会发热，产生一定的热能。

当热丝处于静止空气中时，它的温度会逐渐升高，并达到一个稳定状态。

这时，温度传感器会检测到热丝的温度，并将其转化为电信号。

根据热丝的温度和电阻的关系，可以计算出热丝的电阻值。

然而，当热丝暴露在流动的空气中时，会发生不同的情况。

流动的空气会带走热丝周围的热量，使热丝的温度降低。

由于热丝的电阻与温度成正比，因此电阻值也会随之下降。

热线风速仪通过测量热丝的电阻变化来计算风速。

当热丝暴露在流动的空气中时，它的电阻会随着风速的增加而下降。

根据热丝的电阻变化和预先测定的热丝特性曲线，可以确定风速的大小。

为了提高测量的准确性，热线风速仪通常会进行自校准。

它会在测量之前先将热丝加热到一个已知的温度，然后再测量热丝的电阻值。

通过比较测量值和已知值的差异，可以对热丝的特性进行校正，从而提高测量的精度。

热线风速仪的工作原理基于热传导的基本原理。

当热丝处于静止空气中时，热量通过传导的方式传递给周围的空气。

而当热丝暴露在流动的空气中时，热量的传递速度会增加，导致热丝的温度降低。

通过测量热丝的电阻变化，热线风速仪可以准确地计算出风速的大小。

不仅如此，热线风速仪还可以测量非常小的风速，因为热丝的电阻值与风速的变化呈线性关系。

总的来说，热线风速仪是一种简单而有效的测量风速的仪器。

它的工作原理基于热传导的原理，通过测量热丝的电阻变化来计算风速的大小。

通过自校准和精确的测量方式，热线风速仪可以提供准确可靠的风速数据，广泛应用于气象、航空、环境监测等领域。

TES-1341型热线式风速仪操作规程一、技术指标
二，仪器介绍
三、操作使用
1、测量准备
1）电池安装：6只7号电池按正负极安装好
2）感应棒伸缩拉：要延长感应棒时，一只手握住把柄同时以另一只手拉住感应棒顶端，要缩回感应棒时，以一只手握住把柄同时另一只手推回感应棒顶端。

3、参数设定：
1）风速单位设定，按开机键，在按 SET 一次屏幕出现 SET 符号，按△，▽选择测量单位，按确认键在按SET直到SET符号消失就可以。

2）风量设定模式，按 SET 2次进入风量设定模式按△，▽循环选择○，□，或者直接输了风管面积及K值，在按确认键后使用△，▽输了所需的数值，按SET数次，直到符
号消失。

3）时间设定，按 SET 3次进入模式，出现SET及D-H,M,S符号出现按左右键3次
移动两位数闪烁至日期按△，▽选择数值，在按确认键确认，按SET直到SET符号消失。

4）大气压力设定，按SET 8次进入大气压力设置模式，按上下左右键选择数值，按确认键确认，按SET键直到SET 符号消失
4、风速测量
把感应棒顶端保护套旋转至风速感应头露出，手拿把柄使感应棒顶端感应口正对风源风向测，按HOLD 可以锁定或不锁定显示值，在锁定模式下，出现H符号，按VEL%RH键循环选择其他测量值，在显示器显示风速读值下按VEL%RH键循环显示：相对湿度测量值（%RH）
温度测量值（℃）湿度温度计算值（WET) 露点温度计算值（DEW) 风冷温度指标计算值（WCT)
四、注意事项
1、定期用干布擦拭仪器，测量温度不得超过60℃
2、出现电池符号，请及时更换电池
3、长时间不使用，要取下电池以免碱性电池泄露影响仪器。

三种风速测量仪介绍及其工作原理1、热式风速仪将流速信号转变为电信号的一种测速仪器，也可测量流体温度或密度。

其原理是，将一根通电加热的细金属丝（称热线）置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致热线温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号。

它有两种工作模式：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。

①恒温式。

热线的温度保持不变，如保持150①，根据所需施加的电流可度量流速。

恒温式比恒流式应用更广泛。

热线长度一般在0.5～2毫米范围，直径在1～10微米范围，材料为铂、钨或铂铑合金等。

若以一片很薄(厚度小于0.1微米)的金属膜代替金属丝，即为热膜风速仪，功能与热丝相似，但多用于测量液体流速。

热线除普通的单线式外，还可以是组合的双线式或三线式，用以测量各个方向的速度分量。

从热线输出的电信号，经放大、补偿和数字化后输入计算机，可提高测量精度，自动完成数据后处理过程，扩大测速功能，如同时完成瞬时值和时均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流参数的测量。

热线风速仪[1]与皮托管相比，具有探头体积小，对流场干扰小；响应快，能测量非定常流速；能测量很低速（如低达0.3米／秒)等优点。

当在湍流中使用热敏式探头时，来自各个方向的气流同时冲击热元件，从而会影响到测量结果的准确性。

在湍流中测量时，热敏式风速仪流速传感器的示值往往高于转轮式探头。

以上现象可以在管道测量过程中观察到。

根据管理管道紊流的不同设计，甚至在低速时也会出现。

因此，风速仪测量过程应在管道的直线部分进行。

直线部分的起点应至少在测量点前10×D（D=管道直径，单位为CM）外；终点至少在测量点后4×D处。

流体截面不得有任何遮挡（棱角，重悬，物等）。

2、叶轮风速仪风速计的叶轮式探头的工作原理是基于把转动转换成电信号，先经过一个临近感应开头，对叶轮的转动进行“计数” 并产生一个脉冲系列，再经检测仪转换处理，即可得到转速值。

/
•
• • •
1.热线风速仪特点 1.体积小，对流场干扰小。 2.适用范围广，可用于气体、液体， 在气体的亚声速、跨声速和超声速流动中 均可使用；除了测量平均速度外，还可测 量脉动值和湍流量；除了测量单方向运动 外还可同时测量多个方向的速度分量。
• • •
3.频率响应高，可高达1 MH z。 4.测量精度高，重复性好。 5.缺点是探头对流场有一定干扰，热 线容易断裂。 2.热线风速仪工作模式
•

• •
热线风速仪有两种工作模式： 1.恒流式，亦称定电流法，即加热金 属丝的电流保持不变，气体带走一部分热 量后金属丝的温度就降低，流速愈大温度 降低得就愈多；温度变化时，热线电阻改 变，两端电压变化，因而测得金属丝的温 度则可得知流速的大小。
•
2.恒温式，亦称定电阻法（即定温度 法），改变加热的电流使气体带走的热量 得以补充，而使金属丝的温度保持不变 （也称金属丝的电阻值不变）如保持 150℃，；这时流速愈大则所需加热的电 流也愈大，根据所需施加的电流（加热电 流值）则可得知流速的大小。 恒温式比恒流式应用更广泛。
•
• • •
3.热线风速仪用途 热线风速仪的主要用途有以下几点： 1.测量平均流动的速度和方向。
•
•
2.测量来流的脉动速度及其频谱。
3.测量湍流中的雷诺应力及两点的速 度相关性、时间相关性。
•
4.测量壁面切应力（通常是采用与壁 面平齐放置的热膜探头来进行的，原理与 热线测速相似）。 5.测量流体温度（事先测出探头电阻 随流体温度的变化曲线，然后根据测得的 探头电阻就可确定温度。除此以外还开发 出许多专业用途。

第2章1. 传递函数是指零初始条件下输出量的拉普拉斯变换与输入量的拉普拉斯变换之比。

（√）2. 传递函数既描述了系统的动态性能，也说明了系统的物理结构。

（×）3. 幅频特性 和 相频特性 共同表达了测量系统的频率响应特性。

4. 测量系统的动态特性一般可以从 时（间）域 和 频（率）域 两方面进行分析。

5. 用试验测定动态参数的方法有频率响应法、阶跃响应法、随机信号法。

6. 测量系统的输出量与输入量之间关系可采用传递函数表示，试说明串联环节、并联环节及反馈联接的传递函数的表示方法。

答：串联环节：并联环节：正反馈环节：负反馈环节：7. 试述测量系统的动态响应的含意、研究方法及评价指标。

答：含义：在瞬态参数动态测量中，要求通过系统所获得的输出信号能准确地重现输入信号的全部信息，而测量系统的动态响应正是用来评价系统正确传递和显示输入信号的重要指标。

研究方法：对测量系统施加某些已知的典型输入信号，包括阶跃信号、正弦信号、脉冲信号、斜升信号，通常是采用阶跃信号和正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应，以了解测量系统的动态特性，以此评价测量系统。

评价指标：稳定时间t s 、最大过冲量A d 。

8. 某一力传感器拟定为二阶系统，其固有频率为800Hz ，阻尼比为0.14。

问使用该传感器)()()()()()()()()(21s H s H s Z s X s Y s Z s X s T s H ===)()()()()()()()(2121s H s H s X s Y s Y s X s Y s H +=+==)()(1)()()()(s H s H s H s X s Y s H B A A -==)()(1)()()()(s H s H s H s X s Y s H B A A +==作频率为400Hz 正弦变化的外力测试时，其振幅和相位角各为多少？解：()2222411⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n A ωωξωωω()222280040014.0480040011⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=31.1≈()212⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n n arctg ωωωωξωϕ2800400180040014.02⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯-=arctg 6.10-≈9. 用一阶系统对100Hz 的正弦信号进行测量时，如果要求振幅误差为10%以内，时间常数应为多少？如果用该系统对50Hz 的正弦信号进行测试，其幅值误差和相位误差为多少？ 解：（1）%10)2100(111)(111)(1)(22≤⨯+-=+-=-=∆πτωτωωA A 则 s 41071.7-⨯≤τ （2）%81.2)1071.7250(111)(111)(1)(242≤⨯⨯⨯+-=+-=-=∆-πωτωωA Aτ取7.71×10-4时， ︒-=⨯⨯⨯-=-=-62.13)1071.7250()(24πωτωϕarctg arctg相位误差小于等于13.62°10. 用传递函数为1/(0.0025s +1)的一阶系统进行周期信号测量。

热线风速仪热线风速仪是用来测量空气速度的一种仪器，在气象、环境、航空等领域均有广泛应用。

它的原理基于热导热，通过测量热丝受风速冷却所引起的电阻变化来推算出空气速度。

仪器组成热线风速仪通常由热丝、导体、稳压电源和显示器等组成。

热丝是热线风速仪的核心部件，它是一段极细的金属线，通常为铂或镍制造。

热丝的直径很细，通常只有十几微米。

因为热丝的电阻既要小又要稳定，所以它必须经过精心的制作工艺，使用时还要保证其干净和不受损伤。

导体是将电源与热丝相连接的连接线，通常为铜杆或钨丝等导体材料。

它们需要具有很好的导电和导热性能，以确保仪器的精度和稳定性。

稳压电源是为热线提供稳定的、恒定的电流的设备，通常电源电压为5V，电流可调至3A。

稳压电源可以通过调节电流来改变热丝受电加热的程度，从而影响热丝受到风速变化的响应。

显示器是用于显示实时测量结果的部件，可以是数码显示器、液晶显示器或LED显示器等。

工作原理热线风速仪的测量原理基于热导热。

热丝会因为通电而加热，当有空气流过时，热丝的温度就会被风速冷却，从而导致电阻值的变化。

因此，通过测量热丝的电阻值就可以推算出空气速度。

具体的测量方法通常有两种：恒流法和恒功率法。

恒流法是指通过加热热丝的电流值来控制其温度。

在热丝产生热量的同时，恒流源会不断地提供电流，以使其保持稳定的温度，从而保证测量的精度和稳定性。

恒功率法是指通过加热热丝的功率来控制其温度。

在热丝开始加热时，恒功率源会提供恒定的电压，从而确保加热的功率不变。

在热丝开始受到风速冷却时，其电阻值会发生变化，从而导致加热功率的变化。

通过测量功率的变化，就可以推算出空气速度的大小。

无论采用哪种测量方法，热线风速仪都需要在仪器内部设置一个温度控制装置，用来保证热丝的温度稳定不变。

应用领域热线风速仪是一种非常重要的气象仪器，常见的应用领域包括：•空气质量检测。

热线风速仪可以用来测量空气流速，从而推算出空气质量指数（AQI）等相关参数，为环保工作提供数据支持。

、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。

图1- 1 热线风速仪电路原理图在电桥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。

、一般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，仪表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R p,其他三臂的电阻分别为R1，R2和R b。

其中R1= R2，R b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R b的电阻温度系数很小。

图1- 1 热线风速仪电路原理图在电桥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R f叫做冷电阻，各个探头有其不同的冷电阻值。

二维标定选择1．选择2：55P61：sensor2. 点setup下拉菜单选择速度标定点击3．设定速度范围，在此设为1到10m/s，取8个点，选择对数分布log 设置点击4．按yes 点击5.出现如下窗口，等待一会，会出现下一个窗口6．点击三角形形开始按钮点击7．出现如下对话框，如果选择的点不是很多，可以选择显示all points, 否则选only 1---8个点，点OK即可。

点击点击8．等待速度标定结束。

标定过程中：9．看看标定情况（图象）：可以看到两根热线的标定不是很收敛，主要是因为在做此次标定的时候忘了做热线操作方法的第五步，改进后会得到更好的效果。

点击10．点看fit标定误差从下面这两张标定偏差图也可以看出不是很收敛，值得吸取教训。

但是标定的误差都在3%以内，也可以用。

热线一的标定曲线和偏差曲线。

热线二的标定曲线和偏差曲线点击11．点OK退出标定误差窗口12．保存标定数据，命名一个文件名，点yes 命名点击13.点“是”点击命名一个文件名，点yes 命名点击角度标定：1.点开菜单的setup选择下拉列表第三项角度标定点击2．设置角度标定范围，一般取-40到40度，因为超过这个角度范围的话，误差会很大。

标定9个点。

点击设置3.点OK出现如下窗口，点yes 点击4.根据实际情况设定目标速度，在此取10m/s 点击设置5.点关闭出现如下窗口;6.点setup按钮点击7．点“继续”点击点击8．从-40度到40度没隔10度标定一次出现类似如下窗口，把热线标定仪的角度调到对应的角度，再按“继续”即可，如此重复9次。

点击点击点击点击点击9．按“继续”后出现如下角度标定图窗口：点击10．点OK出现如下窗口：点击11．点关闭出现如下窗口：命名文件名，点yes保存点击命名12.点Load再点OK，察看信号。

点击点击信号如下：13．点如下图标，选择温度修正探头点击14．点开Run菜单，点击下拉列表中第二项，频谱分析点击获得数据：。

热线风速仪测量速度的原理热线风速仪是一种通过测量风速的仪器。

它根据导热原理，利用金属薄丝受流体流过的冷却效应来测量风速。

以下是2000字详细介绍热线风速仪测量速度的原理：第一部分：导热原理介绍导热原理是热线风速仪测量速度的基础原理。

导热是物质中热能传导的过程，即热量沿着温度梯度传递的现象。

导热是由于物质微观粒子之间碰撞的结果，热能从高温物体传导到低温物体。

第二部分：热线风速仪工作原理热线风速仪通常由两根金属薄丝组成，一根薄丝作为传感器，另一根薄丝作为恒温器。

传感器薄丝呈细长线状，其中央部分放置在测量风速的场合中，一端固定，另一端连接到电路。

恒温器薄丝是用于维持传感器薄丝的温度恒定。

第三部分：传感器薄丝工作原理当风流通过传感器薄丝时，风流中带有的能量将通过传感器薄丝上的传热效应被吸收。

传感器薄丝长度的一小段附近的温度将下降，且下降的趋势随着流过薄丝的速度而增加。

这是因为风速越快，冷却效应越明显。

第四部分：温度测量为了测量传感器薄丝的温度变化，电路通过传感器薄丝上建立电流。

当风流通过传感器薄丝时会吸收部分热量，因此传感器薄丝上的温度会降低，导致电阻变化。

通过电阻的变化，可以通过电路测量出传感器薄丝的温度变化，从而得到风速的信息。

第五部分：恒温器薄丝工作原理恒温器薄丝是用来维持传感器薄丝的温度恒定的。

恒温器薄丝中通过电流，通过与传感器薄丝相同的原理进行工作。

但是，恒温器薄丝的电阻更大，以保持其温度变化更小。

因此，当传感器薄丝的温度变化时，电路将自动调整电流，使恒温器薄丝的温度保持稳定。

第六部分：校准和计算为了得到精确的风速测量结果，需要进行校准和计算。

校准过程可以通过人为设定不同风速下的标准值进行。

根据不同的风速和传感器薄丝的温度变化，可以建立风速和温度变化之间的关系。

然后，根据测量到的传感器薄丝的温度变化，可以通过定义好的关系来计算出实际的风速。

总结：热线风速仪利用导热原理测量风速，通过传感器和恒温器薄丝对风速进行测量。

风力流量计的工作原理风力流量计是一种用来测量风速的仪器，它可以通过测量横过传感器感应面的空气流量来确定风速。

其工作原理基于风速与风流之间的关系，下面将详细介绍风力流量计的工作原理。

风力流量计的工作原理主要分为位置重平衡法和速度传感器法两种。

1. 位置重平衡法：位置重平衡法是一种通过比较测量风的力矩和已知力矩之间的差异来确定风速的方法。

传感器一般由位置传感器、叶片和支撑结构组成。

当风速增加时，风对叶片的压力也会增加，使得叶片偏离原来的平衡位置。

位置传感器会检测到偏离的量，并将结果传递给计算机进行处理。

计算机会根据叶片的偏离量和重力矩的变化量来计算风速。

2. 速度传感器法：速度传感器法是一种根据风流通过传感器的速度来测量风速的方法。

传感器一般由风速传感器、导管和计算机系统组成。

当风吹过风速传感器时，它会引起传感器内部的压差。

压差探头会将压差转化为电信号，并将信号传递给计算机进行处理。

根据压差的大小和风速传感器的特性曲线，计算机可以准确地测量风速。

以上是风力流量计的两种常用工作原理。

它们都可以通过测量风流来计算风速。

风力流量计的选用取决于具体的应用需求，如精度要求、环境适应能力和成本等因素。

除了工作原理之外，风力流量计还需要注意一些要素来提高测量的准确性。

例如，传感器的位置应合理安装，以确保能够正确接收到来自风流的信息；传感器的灵敏度和响应速度也需要进行调整，以满足实际需求；同时，环境因素如温度、湿度和海拔高度等都会对测量结果产生影响，需要进行相应的修正。

总结起来，风力流量计是一种通过测量横过传感器感应面的空气流量来确定风速的仪器。

其工作原理可分为位置重平衡法和速度传感器法。

通过合理安装传感器、调整传感器的灵敏度和响应速度以及考虑环境因素的影响，可以提高风力流量计的测量准确度。

（1）
恒温工作模式下热线的温度为300C，金属丝 和外界的辐射热交换可以忽略。
对流是自然对流和强迫对流两过程复合作用 结果。决定哪种对流占据主要状态的因素是 速度的大小
图一，热线热平衡示意图
当 Re 2 Gr （葛拉晓夫数）自然对流就不能忽略，这个条件对气体 而言，流速在0.5m/s~1m/s之间。
2 w w w f A,B是物性参数决定的常数，其中
I R T T ）A B U ) （ (
(4)
Rw R f (1 f (Tw T f ))
f 是温度为Tf时的金属丝电阻温度系数，Rf是温度为Tf时的金属丝电阻值。
Tw T f Rw R f
热线的静态方程
测试理论与仪器仪表
Hot-Wire Anemometry
第五章，速度测量
刘明侯
中国科学技术大学 热科学与能源工程系
大小
方向
•皮托管
• 热线风速仪（HWA，Hot wire Anemometry） • 激光多普勒测速仪（LDV，PDPA） • 粒子成像测速系统（PIV）
h
速度测量手段
Velocity
Nu A B Re
n
Nu
d f
f (V , d , , f )
热线热平衡方程描述为：
2 Q F (Tw Tf ) I w Rw
金属丝换热的影响因素


• 流动速度V • 金属丝与气体之间的温度差（Tw－Tf） • 气体的物理性质 •金属丝的几何尺寸与物理性质
f Rf
I
2 w
f R f Rw
Rw R f
A B U
5-4 热线的动态响应