مقدمه ای بر اصل پروب های حساس به حرارت برای بادسنج ها

مقدمه ای بر اصل پروب های حساس به حرارت برای بادسنج ها

اصل اساسی بادسنج این است که یک سیم فلزی نازک را در یک سیال قرار داده و سیم را با جریان الکتریکی گرم کنید تا دمای آن بالاتر از دمای سیال باشد. بنابراین بادسنج سیم فلزی «سیم داغ» نامیده می شود. هنگامی که سیال از سیم فلزی در جهت عمودی جریان می یابد، مقداری از گرما را از سیم می گیرد و باعث کاهش دمای سیم می شود. با توجه به تئوری تبادل حرارتی جابجایی اجباری، می توان دریافت که بین گرمای تلف شده توسط سیم داغ Q و سرعت v سیال رابطه وجود دارد. یک پروب سیم داغ استاندارد شامل دو براکت است که با یک سیم فلزی کوتاه و نازک تنیده شده اند. سیم های فلزی معمولاً از فلزاتی با نقطه ذوب بالا و شکل پذیری خوب مانند پلاتین، رودیوم و تنگستن ساخته می شوند. قطر سیم معمولاً 5 میکرومتر است. طول 2 میلی متر؛ قطر پروب کوچک تنها 1 میکرومتر است. طول 0.2 میلی متر است.

با توجه به اهداف مختلف، پروب سیم داغ را می توان به صورت دو سیم، سه سیم، سیم مورب، V شکل، X شکل و غیره نیز درآورد. برای افزایش استحکام گاهی اوقات به جای سیم فلزی از فیلم فلزی استفاده می شود. همانطور که در شکل 2.2 نشان داده شده است، معمولاً یک لایه فلزی نازک روی یک بستر عایق حرارتی به نام پروب فیلم داغ پاشیده می شود. پروب سیم داغ قبل از استفاده باید کالیبره شود. کالیبراسیون استاتیک در یک تونل باد استاندارد تخصصی انجام می شود و رابطه بین سرعت جریان و ولتاژ خروجی را اندازه گیری می کند و یک منحنی استاندارد ترسیم می کند. کالیبراسیون دینامیکی در یک میدان جریان ضربانی شناخته شده یا با افزودن یک سیگنال الکتریکی ضربانی به مدار گرمایش بادسنج برای تأیید پاسخ فرکانسی بادسنج سیم داغ انجام می‌شود. اگر پاسخ فرکانسی ضعیف باشد، می توان از مدارهای جبرانی مربوطه برای بهبود آن استفاده کرد.

محدوده اندازه گیری سرعت جریان از {{0}} تا 100m/s را می توان به سه بخش تقسیم کرد: سرعت کم: 0 تا 5m/s. سرعت متوسط: 5 تا 40 متر بر ثانیه سرعت بالا: 40 تا 100 متر بر ثانیه پروب حساس به حرارت بادسنج برای اندازه گیری از 0 تا 5 متر بر ثانیه استفاده می شود. پروب چرخشی بادسنج اثر ایده آلی در اندازه گیری سرعت جریان از 5 تا 40 متر بر ثانیه دارد. با استفاده از لوله پیتوت می توان نتایج را در محدوده سرعت بالا به دست آورد. یک استاندارد اضافی برای انتخاب صحیح پروب سرعت جریان بادسنج، دما است که معمولاً توسط سنسور حرارتی بادسنج در دماهای تقریباً مثبت -70C استفاده می‌شود. پروب روتور بادسنج مخصوص طراحی شده می تواند به 350 درجه سانتیگراد برسد. لوله های پیتوت برای دمای بالای 350 درجه سانتیگراد استفاده می شود.

پروب حساس به حرارت بادسنج

اصل کار پروب حساس به حرارت بادسنج بر اساس جریان هوای ضربه سرد است که گرمای عنصر حرارتی را از بین می برد. با کمک یک کلید تنظیم، دما ثابت نگه داشته می شود و جریان تنظیم کننده متناسب با سرعت جریان است. هنگام استفاده از یک پروب حساس به حرارت در آشفتگی، جریان هوا از همه جهات به طور همزمان بر عنصر حرارتی تأثیر می گذارد که می تواند بر دقت نتایج اندازه گیری تأثیر بگذارد. هنگام اندازه گیری در آشفتگی، قرائت سنسور سرعت جریان بادسنج حرارتی اغلب بیشتر از کاوشگر دوار است. پدیده های فوق را می توان در طول اندازه گیری خط لوله مشاهده کرد. با توجه به طراحی های مختلف برای مدیریت تلاطم خط لوله، حتی می تواند در سرعت های پایین رخ دهد. بنابراین، فرآیند اندازه گیری بادسنج باید در قسمت مستقیم خط لوله انجام شود. نقطه شروع بخش مستقیم باید حداقل 10 برابر قبل از نقطه اندازه گیری × D (D=قطر خط لوله، بر حسب CM) باشد. نقطه پایانی باید حداقل 4 بعد از نقطه اندازه گیری × محل D باشد. سطح مقطع سیال نباید هیچ گونه مانعی داشته باشد. (لبه ها، برآمدگی ها، اشیاء و غیره)

اصل کار پروب چرخشی بادسنج بر اساس تبدیل چرخش به سیگنال الکتریکی است. ابتدا، از یک شروع حسگر مجاورت عبور می کند تا چرخش چرخ دوار را "شمارش" کند و یک سری پالس ایجاد کند. سپس برای بدست آوردن مقدار سرعت توسط آشکارساز تبدیل و پردازش می شود. پروب با قطر بزرگ بادسنج (60 میلی متر، 100 میلی متر) برای اندازه گیری تلاطم در دبی متوسط ​​و کوچک (مانند خروجی های خط لوله) مناسب است. پروب کالیبر کوچک بادسنج برای اندازه گیری جریان هوا با سطح مقطع بیشتر از 100 برابر سر اکتشاف مناسب تر است.