بادسنج ابزاری است که سرعت هوا را اندازه گیری می کند. انواع زیادی از آن وجود دارد. متداول ترین مورد استفاده در ایستگاه های هواشناسی بادسنج فنجان باد است. این شامل سه فنجان خالی مخروطی سهموی است که روی براکت در 120 درجه نسبت به یکدیگر ثابت شده اند تا قسمت حسگر را تشکیل دهند. سطوح مقعر فنجان های خالی همگی در یک جهت هستند. کل قسمت القایی روی یک شفت چرخان عمودی نصب می شود. تحت تأثیر باد، فنجان باد با سرعتی متناسب با سرعت باد به دور محور می چرخد. امروز سه بادسنج را معرفی می کنیم:
1. بادسنج حرارتی
سرعت سنج که سیگنال نرخ جریان را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند و همچنین می تواند دما یا چگالی سیال را اندازه گیری کند. اصل این است که یک سیم فلزی نازک (به نام سیم داغ) که با الکتریسیته گرم می شود در جریان هوا قرار می گیرد و اتلاف گرمای سیم داغ در جریان هوا مربوط به سرعت جریان است و اتلاف حرارت باعث می شود. تغییر دمای سیم داغ باعث تغییر مقاومت می شود و سیگنال نرخ جریان به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. این دو حالت کار دارد: ① جریان ثابت. جریان عبوری از سیم داغ بدون تغییر باقی میماند و با تغییر دما، مقاومت سیم داغ تغییر میکند و در نتیجه ولتاژ دو سر تغییر میکند و در نتیجه سرعت جریان اندازهگیری میشود. ② نوع دمای ثابت. دمای سیم داغ ثابت نگه داشته می شود، مانند 150 درجه، و نرخ جریان را می توان با توجه به جریان مورد نیاز برای اعمال اندازه گیری کرد. نوع دمای ثابت بیشتر از نوع جریان ثابت استفاده می شود.
طول سیم داغ به طور کلی در محدوده 5.5 تا 2 میلی متر، قطر آن در محدوده 1 تا 10 میکرون و جنس آن پلاتین، تنگستن یا پلاتین رودیوم است. آلیاژ. اگر از یک فیلم فلزی بسیار نازک (ضخامت کمتر از 0.1 میکرون) برای جایگزینی سیم فلزی استفاده شود، بادسنج فیلم داغ است. علاوه بر نوع معمولی تک سیم، سیم داغ همچنین می تواند از نوع ترکیبی دو سیم یا سه سیم برای اندازه گیری اجزای سرعت در همه جهات باشد. سیگنال الکتریکی خروجی از سیم داغ تقویت، جبران و دیجیتالی میشود و سپس به رایانه وارد میشود، که میتواند دقت اندازهگیری را بهبود بخشد، فرآیند پس از پردازش دادهها را به طور خودکار تکمیل کند، و عملکردهای اندازهگیری سرعت، مانند تکمیل همزمان آنی را گسترش دهد. مقدار و مقدار میانگین زمانی، سرعت ترکیبی و سرعت فرعی، درجه تلاطم و سایر پارامترهای تلاطم. در مقایسه با لوله پیتوت، بادسنج سیم داغ [1] دارای مزایای اندازه پروب کوچک، تداخل اندک در میدان جریان، پاسخ سریع است و می تواند سرعت جریان ناپایدار را اندازه گیری کند.
هنگام استفاده از پروب های حرارتی در جریان آشفته، جریان هوا از همه جهات به طور همزمان به عنصر حرارتی برخورد می کند و بر دقت نتایج اندازه گیری تأثیر می گذارد. هنگام اندازهگیری در جریان آشفته، سنسورهای جریان بادسنج حرارتی نسبت به پروبهای روتور نشانههای بالاتری دارند. پدیده های فوق را می توان در طول اندازه گیری خط لوله مشاهده کرد. بسته به طرحی که تلاطم در لوله را مدیریت می کند، می تواند حتی در سرعت های پایین نیز رخ دهد. بنابراین، فرآیند اندازه گیری بادسنج باید در قسمت مستقیم خط لوله انجام شود. نقطه شروع قسمت خط مستقیم باید حداقل 10×D قبل از نقطه اندازه گیری باشد (D=قطر لوله، بر حسب CM). نقطه پایانی باید حداقل 4×D پشت نقطه اندازه گیری باشد. بخش سیال نباید هیچ گونه مانعی (لبه، تعلیق مجدد، اشیاء و غیره) داشته باشد.
2. بادسنج پروانه ای
اصل کار پروب پروانه بادسنج مبتنی بر تبدیل چرخش به سیگنال الکتریکی است، ابتدا از طریق یک سر القایی مجاورت، "شمارش" چرخش پروانه و تولید یک سری پالس، و سپس توسط آشکارساز برای به دست آوردن تبدیل می شود. سرعت. ارزش. پروب با قطر بزرگ (60 میلی متر، 100 میلی متر) بادسنج برای اندازه گیری جریان آشفته با سرعت جریان متوسط و کوچک (مانند خروجی لوله) مناسب است. پروب بادسنج با قطر کم برای اندازه گیری جریان هوایی که سطح مقطع لوله آن بیش از 100 برابر بیشتر از سطح مقطع پروب است مناسب تر است.
3. بادسنج لوله پیتوت
این توسط فیزیکدان فرانسوی H. Pitot در قرن 18 اختراع شد. ساده ترین لوله پیتوت دارای یک لوله فلزی نازک با یک سوراخ کوچک در انتهای آن به عنوان لوله هدایت فشار است که فشار کل سیال را در جهت پرتو جریان اندازه گیری می کند. یک لوله راهنما دیگر از دیواره لوله اصلی نزدیک جلوی لوله فلزی نازک کشیده شده است. لوله را فشار داده و فشار استاتیک را اندازه گیری کنید. گیج فشار دیفرانسیل با دو لوله هدایت فشار متصل می شود و فشار اندازه گیری شده فشار دینامیکی است. طبق قضیه برنولی، فشار دینامیکی با مجذور سرعت جریان متناسب است. بنابراین، سرعت جریان سیال را می توان با لوله پیتوت اندازه گیری کرد. پس از بهبود ساختاری، به یک لوله پیتوت ترکیبی، یعنی یک لوله فشار پیتوت-استاتیک تبدیل می شود. این یک لوله دو لایه است که در یک زاویه قائم خم شده است. آستین بیرونی و آستین داخلی مهر و موم شده اند و چندین سوراخ کوچک در اطراف آستین بیرونی وجود دارد. هنگام اندازه گیری، این آستین را در وسط لوله تحت آزمایش قرار دهید. نازل پوشش داخلی رو به جهت پرتو جریان است و دهانه سوراخ کوچک اطراف پوشش بیرونی فقط عمود بر جهت پرتو جریان است. در این زمان، سرعت جریان سیال در این نقطه را می توان با اندازه گیری اختلاف فشار بین پوشش داخلی و خارجی محاسبه کرد. لوله های پیتوت اغلب برای اندازه گیری سرعت سیالات در لوله ها و تونل های باد و همچنین سرعت رودخانه استفاده می شوند. در صورتی که سرعت جریان هر بخش طبق مقررات اندازه گیری شود، می توان از آن برای اندازه گیری دبی سیال در خط لوله پس از یکپارچه سازی استفاده کرد. با این حال، هنگامی که سیال حاوی مقدار کمی ذرات باشد، ممکن است سوراخ اندازه گیری را مسدود کند، بنابراین فقط برای اندازه گیری جریان سیالات بدون ذرات مناسب است. بنابراین می توان از لوله پیتوت برای اندازه گیری سرعت باد و جریان باد نیز استفاده کرد که اصل بادسنج لوله پیتوت است.
