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一文读懂DEM6三杯风向风速表
发布时间:2019-03-11 阅读:269
    DEM6三杯风向风速表,风速测量部分采用了微机技术,可以同时测量瞬时风速、瞬时风级平均风速、平均风级和对应浪高等参数.它带有数据锁存功能,便于读数.风向部分采用了自动指北装置,测量时无需人工对北,简化测量操作.本仪器体积小,重量轻,功能全,可广泛用于农林、环保、海洋、科学考察等领域测量大气的风参数。
    风向传感器是以风向箭头的转动探测,感受外界的风向信息,并将其传递给同轴码盘,同时输出对应风向相关数值的一种物理装置。
    风速传感器是一种可以连续测量风速和风量(风量=风速x横截面积)大小的常见传感器。
    风速传感器大体上分为机械式(主要有螺旋桨式、风杯式)风速传感器、热风式风速传感器、皮托管风速传感器和基于声学原理的超声波风速传感器。本文只介绍了机械式和热风式风速传感器。
    我们知道电扇由电动机带动风扇叶片旋转,在叶片前后产生一个压力差,推动气流流动。螺旋浆式风速计的工作原理恰好与此相反,对准气流的叶片系统受到风压的作用,产生一定的扭力矩使叶片系统旋转。
    通常螺旋桨式速传感器通过一组三叶或四叶螺旋桨绕水平轴旋转来测量风速,螺旋桨一般装在一个风标的前部,使其旋转平面始终正对风的来向,它的转速正比于风速。
    风杯式风速传感器,是一种十分常见的风速传感器,zui早由英国鲁宾孙发明。感应部分是由三个或四个圆锥形或半球形的空杯组成。空心杯壳固定在互成120°的三叉星形支架上或互成90°的十字形支架上,杯的凹面顺着一个方向排列,整个横臂架则固定在一根垂直的旋转轴上。
    当风从左方吹来时,风杯1与风向平行,风对风杯1的压力在zui直于风杯轴方向上的分力近似为零。风杯2与3同风向成60度角相交,对风杯2而言,其凹面迎着风,承受的风压zui大;风杯3其凸面迎风,风的绕流作用使其所受风压比风杯2小,由于风杯2与风杯3在垂直于风杯轴方向上的压力差,而使风杯开始顺时针方向旋转,风速越大,起始的压力差越大,产生的加速度越大,风杯转动越快。
    风杯开始转动后,由于杯2顺着风的方向转动,受风的压力相对减小,而杯3迎着风以同样的速度转动,所受风压相对增大,风压差不断减小,经过一段时间后(风速不变时),作用在三个风杯上的分压差为零时,风杯就变作匀速转动。这样根据风杯的转速(每秒钟转的圈数)就可以确定风速的大小。
    当风杯转动时,带动同轴的多齿截光盘或磁棒转动,通过电路得到与风杯转速成正比的脉冲信号,该脉冲信号由计数器计数,经换算后就能得出实际风速值。目前新型转杯风速表均是采用三杯的,并且锥形杯的性能比半球形的好,当风速增加时转杯能迅速增加转速,以适应气流速度,风速减小时,由于惯性影响,转速却不能立即下降,旋转式风速表在阵性风里指示的风速一般是偏高的成为过高效应(产生的平均误差约为10%)。
    热式风速传感器以热丝(钨丝或铂丝) 或是以热膜(铂或铬制成薄膜) 为探头,裸露在被测空气,并将它接入惠斯顿电桥,通过惠斯顿电桥的电阻或电流的平衡关系,检测出被测截面空气的流速。热膜式风速传感器的热膜外涂有极薄的石英膜绝缘层,以便和流体绝缘,并可防止污染,可在带有颗粒的气流中工作,其强度比金属热线丝高。
    当空气温度稳定不变时,热丝上的耗电功率等于热丝在空气中瞬时耗去的热量。热丝电阻随温度而变化,热线的电阻和热线温度在通常温度范围(0~300 ℃) 之内,表现为线性关系。放热系数与气流速度有关,流速越大,对应的放热系数也越大,即散热快;流速小,则散热慢。
    热式风速传感器所测气流速度是电流与电阻的函数。将电流(或电阻) 保持不变,所测气流速度仅与电阻(或电流) 一一对应。
    热线式风速传感器有恒流与恒温两种设计电路。恒温式热线风速传感器较为常用。恒温法原理是测量过程中保持热丝温度恒定,使电桥平衡,此时热丝电阻保持不变,气流速度只是电流的单值函数,根据已知的气流速度与电流的关系可求得通过末端装置的气流速度。恒流式热线风速传感器在测量过程中保持流经热丝的电流值不变。当电流值不变时,气流速度仅仅与热丝电阻有关。根据已知的气流速度与热丝电阻的关系可求得通过风速传感器的气流速度。
    热线式风速传感器可测量脉动风速。恒流式风速传感器热惯性较大,恒温式风速传感器的热惯性相对较小,具有较高的速度响应。热线式风速传感器的测量精度均不很高,使用时要注意温度补偿。
    风向风速表可以手持使用,也可以安置在固定地点使用。
    DEM6三杯风向风速表的安置:将仪器按(图四)装好安置在四周开阔无高大障碍物的地方。安置高度以便于观测为限,并且要保持仪器垂直,机壳侧面风向(手持使用也相同)。
DEM6三杯风向风速表的使用:
将小套管拉下再向右转一角度,此时风向盘就可按地磁子午线的方向稳定下来。风向指针与方向盘所对的度数就是风向。如指针摆动的中间值。
用手指压下启动杆风速指针就开始走动。这说明内部机构已经开始工作。随后风速指针也开始走动,经一分钟后风速指针停止转动。接着时间指针转到zui初位置也停止下来,结束了风速的测量。风速指针所示读数称为指示风速。以这个数值从风速检定曲线图中查出实际风速值即为所测之平均风速。
如欲进行下一次观测时,只要再压一下启动杆就可以了。
    当观测完毕时,务必将小套管向左转一角度,使其恢复原来位置,这时方向盘可以固定不动。小心地将风向仪和手柄退下,放入仪器盒内。

 
 
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