مقدمه ای بر اصل بادسنج
بادسنج ابزاری است که برای اندازه گیری سرعت باد استفاده می شود. انواع زیادی وجود دارد. بادسنج فنجان باد معمولاً در ایستگاه های هواشناسی استفاده می شود.
این شامل سه فنجان خالی مخروطی شکل است که در 120 درجه روی یک پایه به یکدیگر ثابت شده اند.
کل قسمت حسگر بر روی یک محور عمودی چرخش نصب شده است. فنجان باد تحت تأثیر باد با سرعتی متناسب با سرعت باد حول محور خود می چرخد.
اصل اساسی بادسنج قرار دادن یک سیم فلزی نازک در سیال و استفاده از جریان الکتریکی برای گرم کردن سیم بالاتر از دمای سیال است. بنابراین بادسنج ها را «سیم داغ» می نامند.
هنگامی که سیال در جهت عمودی از سیم عبور می کند، مقداری از گرما را از سیم می گیرد و دمای سیم را کاهش می دهد.
با توجه به تئوری انتقال حرارت جابجایی اجباری، می توان استنباط کرد که بین اتلاف حرارت Q سیم داغ و سرعت v سیال رابطه وجود دارد.
یک پروب استاندارد سیم داغ از دو براکت تشکیل شده است که توسط سیم های نازک کوتاه سفت می شوند. سیم فلزی معمولا از پلاتین، رودیوم، تنگستن و سایر فلزات با نقطه ذوب بالا و شکل پذیری خوب ساخته می شود.
قطر سیم معمولاً مورد استفاده 5μm و طول آن 2mm است. قطر پروب کوچک فقط 1μm و طول آن 0.2mm است. بسته به هدف، پروب سیم داغ را می توان به دو سیم، سیم سه گانه، مورب، V شکل، X شکل و غیره تبدیل کرد.
به منظور بهبود استحکام، گاهی به جای سیم های فلزی از فیلم های فلزی استفاده می شود و معمولاً یک لایه فلزی روی بستر عایق پاشیده می شود که به آن پروب فیلم داغ می گویند.
پروب سیم داغ قبل از استفاده باید کالیبره شود. کالیبراسیون استاتیک در یک تونل باد استاندارد ویژه انجام می شود.
رابطه بین سرعت جریان و ولتاژ خروجی اندازه گیری و به صورت منحنی استاندارد ترسیم شد.
کالیبراسیون دینامیکی در یک میدان جریان ضربانی شناخته شده انجام می شود یا به حلقه گرمایش بادسنج اضافه می شود.
سیگنال الکتریکی ضربانی برای بررسی پاسخ فرکانسی بادسنج سیم داغ استفاده می شود. اگر پاسخ فرکانسی خوب نباشد، می توان با استفاده از مدار جبران مربوطه آن را بهبود بخشید.
