管道風(fēng)速傳感器如何測量管道風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量

風(fēng)速是天氣監(jiān)測中重要因素之一，用來測量風(fēng)速的傳感器被稱為風(fēng)速傳感器，如我們常見的杯式風(fēng)速傳感器，超聲波風(fēng)速傳感器，但有一種風(fēng)速傳感器雖不常見但應(yīng)用廣泛，這就是管道風(fēng)速變送器。

以前通風(fēng)管道風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量測定方法

一、測定位置和測定點(diǎn)

(一)測定位置的選擇

通風(fēng)管道內(nèi)風(fēng)速及風(fēng)量的測定，是通過測量壓力換算得到。測得管道中氣體的真實壓力值，除了正確使用測壓儀器外，合理選擇測量斷面、減少氣流擾動對測量結(jié)果的影響很大。測量斷面應(yīng)盡量選擇在氣流平穩(wěn)的直管段上。測量斷面設(shè)在彎頭、三通等異形部件前面(相對氣流流動方向)時，距這些部件的距離應(yīng)大于2倍管道直徑。當(dāng)測量斷面設(shè)在上述部件后面時，距這些部件的距離應(yīng)大于4～5倍管道直徑。當(dāng)測試現(xiàn)場難于滿足要求時，為減少誤差可適當(dāng)增加測點(diǎn)。但是，測量斷面位置距異形部件的zui小距離至少是管道直徑的1.5倍。

測定動壓時如發(fā)現(xiàn)任何一個測點(diǎn)出現(xiàn)零值或負(fù)值，表明氣流不穩(wěn)定，該斷面不宜作為測定斷面。如果氣流方向偏出風(fēng)管中心線15°以上，該斷面也不宜作測量斷面(檢查方法：畢托管端部正對氣流方向，慢慢擺動畢托管，使動壓值zui大，這時畢托管與風(fēng)管外壁垂線的夾角即為氣流方向與風(fēng)管中心線的偏離角)。

選擇測量斷面，還應(yīng)考慮測定操作的方便和安全。

(二)測試孔和測定點(diǎn)

由于速度分布的不均勻性，壓力分布也是不均勻的。因此，必須在同一斷面上多點(diǎn)測量，然后求出該斷面的平均值。

1圓形風(fēng)道

在同一斷面設(shè)置兩個彼此垂直的測孔，并將管道斷面分成一定數(shù)量的等面積同心環(huán)，對于圓形風(fēng)道，測點(diǎn)越多，測量精度越高。

2矩形風(fēng)道

可將風(fēng)道斷面劃分為若干等面積的小矩形，測點(diǎn)布置在每個小矩形的中心，小矩形每邊的長度為200mm左右，圓風(fēng)管測點(diǎn)與管壁距離系數(shù)(以管徑為基數(shù))。

二、風(fēng)速傳感器的選擇

(一)畢托管

1標(biāo)準(zhǔn)畢托管

它是一個彎成90°的雙層同心圓管，其開口端同內(nèi)管相通，用來測定全壓；在靠近管頭的外壁上開有一圈小孔，用來測定靜壓，按標(biāo)準(zhǔn)尺寸加工的畢托管校正系數(shù)近似等于1。標(biāo)準(zhǔn)畢托管測孔很小，易被風(fēng)道內(nèi)粉塵堵塞，因此這種畢托管只適用于比較清潔的管道中測定。

2 S型畢托管

它是由兩根相同的金屬管并聯(lián)組成，測量時有方向相反的兩個開口，測定時，面向氣流的開口測得的相當(dāng)于全壓，背向氣流的開口測得的相當(dāng)于靜壓。由于測頭對氣流的影響，測得的壓力與實際值有較大誤差，特別是靜壓。因此，S型畢托管在使用前須用標(biāo)準(zhǔn)畢托管進(jìn)行校正，S型畢托管的動壓校正系數(shù)一般在0.82～0.85之間。S型畢托管測孔較大，不易被風(fēng)道內(nèi)粉塵堵塞，這種畢托管在含塵污染源監(jiān)測中得到廣泛應(yīng)用。

(二)熱球式

熱球式風(fēng)速計是指測定風(fēng)流速度的儀器。它由熱球式探頭、電表和運(yùn)算放大器等構(gòu)成。在測桿的端部有一個直徑約0.8mm的玻璃球，其中繞有加熱玻璃球用的鎳鉻絲線圈和兩個串聯(lián)的熱電偶，其冷端連接在磷銅質(zhì)的支柱上暴露在風(fēng)流中。當(dāng)有一定大小的電流通過加熱 線圈后，玻璃球的溫度升高，球內(nèi)的熱電偶產(chǎn)生熱電勢。熱電勢的大小和風(fēng)流速度有關(guān)，風(fēng)速大時玻璃球溫升程度小，則熱電勢小，反之熱電勢大。熱電勢再經(jīng)運(yùn)算放大器后就可在電表上指示出來，校正后的電表讀數(shù)即風(fēng)流的真實速度。該儀器使用較方便，但易于損壞、灰塵和濕度對它都有一定影響，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

(三)熱 線式

其原理是，將一根通電加熱的細(xì)金屬絲（稱熱 線）置于氣流中，熱 線在氣流中的散熱量與流速有關(guān)，而散熱量導(dǎo)致熱 線溫度變化而引起電阻變化，流速信號即轉(zhuǎn)變成電信號。它有兩種工作模式：①恒流式。通過熱 線的電流保持不變，溫度變化時，熱 線電阻改變，因而兩端電壓變化，由此測量流速；②恒溫式。熱 線的溫度保持不變，如保持150℃，根據(jù)所需施加的電流可度量流速。恒溫式比恒流式應(yīng)用更廣泛。

(四)熱膜式

熱膜風(fēng)速儀是在熱 線風(fēng)速儀的基礎(chǔ)上，以金屬膜代替內(nèi)部金屬發(fā)熱絲的一種熱式風(fēng)速測量儀器。其主要測量的原理是：利用發(fā)熱的金屬膜因通風(fēng)而冷卻時，引起金屬膜的電阻發(fā)生變化對風(fēng)速進(jìn)行測量。熱式風(fēng)速儀除攜帶方便外，性價比高，目前市面上的絕大部分風(fēng)速儀都采用了此類工作方式。

目前熱膜風(fēng)速儀主要有兩種工作模式：橫流式和恒溫式。恒流式是保持發(fā)熱膜的通電電流不變，通過發(fā)熱金屬膜在不同風(fēng)速下電阻溫度的變化測量風(fēng)速的大小。而恒溫式是保持發(fā)熱金屬膜的溫度不變，通過變化的電流對風(fēng)速的大小進(jìn)行測量。不管采用何種工作方式，都需要對風(fēng)速儀發(fā)熱膜的溫度進(jìn)行檢測，或利用溫度傳感器對發(fā)熱膜的溫度進(jìn)行實時測量，或?qū)Πl(fā)熱膜進(jìn)行恒溫監(jiān)控，以實現(xiàn)對風(fēng)速的測量。

廣泛應(yīng)用在油煙管道、通風(fēng)管道、暖通空調(diào)進(jìn)出風(fēng)口等地方來測量風(fēng)速和風(fēng)量。