多功能风速计是测量空气流速的仪器

 

　　多功能风速计顾名思义是测量空气流速的仪器。多功能风速计的种类较多，气象台站常用的为风杯风速计，它由3个互成120°固定在支架上的抛物 锥空杯组成感应部分，空杯的凹面都顺向一个方向。整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上，在风力的作用下，风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。另一种旋转式风速计为旋桨式风速计，由一个三叶或四叶螺旋桨组成感应部分，将其安装在一个风向标的前端，使多功能风速计随时对准风的来向。桨叶绕水平轴以正比于风速的转速旋转。

 

　　多功能风速计的应用很广泛，在所有领域都能灵活运用，广泛应用于电力、钢铁、石化、节能等行业，在北京奥运会中还有其他的应用，帆船比赛，划艇比赛，野外射击比赛等都需要用到风速仪来测量。现在的风速仪比较先进，除了测量风速外同时还可以测风温、风量。有很多行业都需要用到风速仪，推荐使用的行业：出海捕捞业、各类风扇制造业、需要抽风排气系统的行业等等。

 

　　1、热线风速计。一根被电流加热的金属丝，流动的空气使它散热，利用散热速率和风速的平方根成线性关系，再通过电子线路线性化（以便于刻度和读数），即可制成热线风速计。热线风速计分旁热式和直热式两种。旁热式的热线一般为锰铜丝，电视场强仪其电阻温度系数近于零，多功能风速计的表面另置有测温元件。直热式的热线多为铂丝，在测量风速的同时可以直接测定热线本身的温度。热线风速计在小风速时灵敏度较高，适用于对小风速测量。它的时间常数只有百分之几秒，是大气湍流和农业气象测量的重要工具。

 

　　2、风杯风速计。多功能风速计是常见的一种风速计。转杯式风速计早由英国鲁宾孙发明，当时是四杯，后来改用三杯。三个互成度固定在架上的抛物形或半球形的空杯都顺一面，整个架子连同风杯装在一个可以自由转动的轴上。在风力的作用下风杯绕轴旋转，其转速正比于风速。转速可以用电触点、测速发电机或光电计数器等记录。

 

　　3、声学风速表。在声波传播方向的风速分量将增加（或减低）声波传播速度，利用这种特性制作的声学风速表可用来测量风速分量。声学风速表至少有两对感应元件，电视场强仪每对包括发声器和接收器各一个。使两个发声器的声波传播方向相反，如果一组声波顺着风速分量传播，另一组恰好逆风传播，则两个接收器收到声脉冲的时间差值将与风速分量成正比。如果同时在水平和铅直方向各装上两对元件，就可以分别计算出水平风速、风向和铅直风速。由于超声波具有抗干扰、方向性好的优点，声学风速表发射的声波频率多在超声波段。

 

　　便携式风速计为便携式设计的三杯式风向风速仪， 仪器测量部分采用了单片技术， 可以同时测 量瞬时风速，平均风速， 瞬时风级， 平均风级和对应浪高等 5个参数。 该仪器所采用的液晶 显示屏为专业定制， 国内， 其中测量参数和测量单位直接用汉字显示在液晶屏上， 而测 量数据显示的数字高达 18mm ,便于教学演示时较远距离观察。

 

　　便携式风速计采用低功耗设计并采用液晶（LCD ）显示，大大减少了仪器的功耗。而且带有数 据锁存功能，便于读数， 在风向部分采用了自动定北装置，测量时无需人工对北， 简化测量 操作。 仪器具有体积小， 重量轻， 功能全， 耗电省， 字符大， 显示直观， 方便携带等的优点， 可广泛用于农林，环境，海洋，科学考察等领域测量大气的风参数。

 

　　1. 风向部分

 

　　风向部分由保护风向度盘的回弹顶杆所支撑。整体结构由风向标， 风向轴及风向度盘等 组成， 装在风向度盘上的磁棒与风向度盘组成磁罗盘用来确定风向方位。 当下拉锁定旋钮并 向右旋转定位时， 回弹顶杆将风向度盘放下， 使锥形宝石轴承与轴尖相接触， 此时风向度盘 将自动定北。 风向示值由风向指针在风向度盘上的稳定位置来确定。 当左旋转锁定旋钮并使 其向上回弹复位时， 回弹顶杆将风向度盘顶起并定位在仪器上部， 并使锥形宝石轴承与轴尖 相分离，以保护风向度盘及轴承与轴尖不受损坏。 （注：当仪器使用完毕后必须及时回复此 状态）

 

　　2. 风速部分

 

　　便携式风速计传感器采用的是传统的二杯旋转架结构。 它将风速变成旋转架的转速。 为了减小 启动风速， 采用特殊材料的轻质风杯和宝石轴承支撑。 通过固定在旋转架上的装置经传感器 检测后将信号传送到主机内进行测算。

 

　　便携式风速计内的单片机对风传感器的输出信号进行采样， 校正， 计算， zui后由仪器输出瞬时风 速 /一分钟平均风速 /瞬时风级 /一分钟平均风级 /平均风级对应的浪高 5个参数。测得的参数 在仪器的液晶显示器上采用数字直接显示出来。 为了减少仪器的功耗， 仪器中的传感器和单 片机都采取了一系列降低功耗的专门措施。 为了保证数据的可靠， 当电源电压太低时， 显示 器下部电池标记显示缺电，提示用户电源电压太低数据已不可靠，需要及时更换电池。

 

　　便携式风速计用在采暖、通风、空气调节、气象、农业、冷藏、干燥、劳动卫生调查等各方面。需要测定室内外或模型的气流速度时都可使用，是一种测量低风速度的基本仪器。

 

　　多功能风速计由热球式测头和测量仪表两部分组成。测杆的头部有一直径约0.8毫米的玻璃球。球内绕有加热玻璃球用的的镍铬丝线圈和两个串联的热电偶。热电偶的冷端连接在磷铜质的支柱上，直接暴露在气流中，当一定大小的电流通过加圈后，玻璃球的温度升高，升高的程度和气流的速度有关，流速小时升高的程度大，反之升高的程度小。升高程度的大小通过热电偶产生热电势在电表上指示出来。因此在校正后，即可用电表读数表示气流的速度。

 

　　便携式风速计将流速信号转变为电信号的一种测速仪器，也可测量流体温度或密度。其原理是，将一根通电加热的细金属丝（称）置于气流中，在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号。

 

　　多功能风速计有两种工作模式：①恒流式。通过的电流保持不变，温度变化时，电阻改变，因而两端电压变化，由此测量流速；②恒温式。的温度保持不变，如保持150℃，根据所需施加的电流可度量流速。恒温式比恒流式应用更广泛。长度一般在0.5～2毫米范围，直径在1～10微米范围，材料为铂、钨或铂铑合金等。若以一片很薄（厚度小于0.1微米）的金属膜代替金属丝，即为热膜风速仪，功能与热丝相似，但多用于测量液体流速。除普通的单线式外，还可以是组合的双线式或三线式，用以测量各个方向的速度分量。

 

　　多功能风速计从输出的电信号，经放大、补偿和数字化后输入计算机，便携式风速计可提高测量精度，自动完成数据后处理过程，扩大测速功能，如同时完成瞬时值和时均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流参数的测量。风速仪与皮托管相比，具有探头体积小，对流场干扰小；响应快，能测量非定常流速；能测量很低速（如低达0.3米/秒）等优点。