Introduktion til princippet om vindmåler
Et vindmåler er et instrument, der bruges til at måle vindhastighed. Der er mange typer. Vindkopvindmåleren er almindeligt anvendt i vejrstationer.
Den består af tre parabolske kegleformede tomme kopper fastgjort til hinanden i 120 grader på et stativ.
Hele følerdelen er monteret på en lodret rotationsakse. Under påvirkning af vinden roterer vindkoppen rundt om sin akse med en hastighed, der er proportional med vindhastigheden.
Det grundlæggende princip for et vindmåler er at placere en tynd metaltråd i en væske og bruge en elektrisk strøm til at opvarme ledningen over væskens temperatur. Derfor kaldes vindmålere "hot wires".
Når væsken strømmer gennem ledningen i lodret retning, vil den tage noget af varmen fra ledningen og reducere ledningens temperatur.
Ifølge teorien om tvungen konvektionsvarmeoverførsel kan det udledes, at der er en sammenhæng mellem varmetabet Q for den varme ledning og væskens hastighed v.
En standard hot-wire sonde består af to beslag, der spændes med korte tynde ledninger. Metaltråd er normalt lavet af platin, rhodium, wolfram og andre metaller med høje smeltepunkter og god duktilitet.
Den almindeligt anvendte tråddiameter er 5μm og længden er 2mm; den lille sondediameter er kun 1μm, og længden er 0,2 mm. Afhængigt af formålet kan hot wire sonden også laves til dobbelt wire, triple wire, diagonal, V form, X Shape osv.
For at forbedre styrken bruges metalfilm nogle gange i stedet for metaltråde, og en metalfilm sprøjtes sædvanligvis på det isolerende substrat, som kaldes en varmfilmsonde.
Hotwire-sonden skal kalibreres før brug. Statisk kalibrering udføres i en speciel standard vindtunnel.
Forholdet mellem flowhastighed og udgangsspænding blev målt og plottet som en standardkurve.
Dynamisk kalibrering udføres i et kendt pulserende flowfelt eller tilføjes vindmålerens varmekreds.
Det pulserende elektriske signal bruges til at verificere frekvensresponsen af hot-wire anemometeret. Hvis frekvensresponsen ikke er god, kan den forbedres ved at bruge det tilsvarende kompensationskredsløb.
