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

風(fēng)速是天氣監(jiān)測(cè)中重要因素之一，用來測(cè)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(cè)定方法

一、測(cè)定位置和測(cè)定點(diǎn)

(一)測(cè)定位置的選擇

通風(fēng)管道內(nèi)風(fēng)速及風(fēng)量的測(cè)定，是通過測(cè)量壓力換算得到。測(cè)得管道中氣體的真實(shí)壓力值，除了正確使用測(cè)壓儀器外，合理選擇測(cè)量斷面、減少氣流擾動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響很大。測(cè)量斷面應(yīng)盡量選擇在氣流平穩(wěn)的直管段上。測(cè)量斷面設(shè)在彎頭、三通等異形部件前面(相對(duì)氣流流動(dòng)方向)時(shí)，距這些部件的距離應(yīng)大于2倍管道直徑。當(dāng)測(cè)量斷面設(shè)在上述部件后面時(shí)，距這些部件的距離應(yīng)大于4～5倍管道直徑。當(dāng)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)難于滿足要求時(shí)，為減少誤差可適當(dāng)增加測(cè)點(diǎn)。但是，測(cè)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(cè)定動(dòng)壓時(shí)如發(fā)現(xiàn)任何一個(gè)測(cè)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(cè)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(cè)量斷面(檢查方法：畢托管端部正對(duì)氣流方向，慢慢擺動(dòng)畢托管，使動(dòng)壓值zui大，這時(shí)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(cè)量斷面，還應(yīng)考慮測(cè)定操作的方便和安全。

(二)測(cè)試孔和測(cè)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(cè)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(gè)彼此垂直的測(cè)孔，并將管道斷面分成一定數(shù)量的等面積同心環(huán)，對(duì)于圓形風(fēng)道，測(cè)點(diǎn)越多，測(cè)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(cè)點(diǎn)布置在每個(gè)小矩形的中心，小矩形每邊的長度為200mm左右，圓風(fēng)管測(cè)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(gè)彎成90°的雙層同心圓管，其開口端同內(nèi)管相通，用來測(cè)定全壓；在靠近管頭的外壁上開有一圈小孔，用來測(cè)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(cè)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(cè)定。

2 S型畢托管

它是由兩根相同的金屬管并聯(lián)組成，測(cè)量時(shí)有方向相反的兩個(gè)開口，測(cè)定時(shí)，面向氣流的開口測(cè)得的相當(dāng)于全壓，背向氣流的開口測(cè)得的相當(dāng)于靜壓。由于測(cè)頭對(duì)氣流的影響，測(cè)得的壓力與實(shí)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(dòng)壓校正系數(shù)一般在0.82～0.85之間。S型畢托管測(cè)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(cè)中得到廣泛應(yīng)用。

(二)熱球式

熱球式風(fēng)速計(jì)是指測(cè)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(cè)桿的端部有一個(gè)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(gè)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(shì)。熱電勢(shì)的大小和風(fēng)流速度有關(guān)，風(fēng)速大時(shí)玻璃球溫升程度小，則熱電勢(shì)小，反之熱電勢(shì)大。熱電勢(shì)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(shí)速度。該儀器使用較方便，但易于損壞、灰塵和濕度對(duì)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(hào)即轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。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(shí)，熱 線電阻改變，因而兩端電壓變化，由此測(cè)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(cè)量?jī)x器。其主要測(cè)量的原理是：利用發(fā)熱的金屬膜因通風(fēng)而冷卻時(shí)，引起金屬膜的電阻發(fā)生變化對(duì)風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量。熱式風(fēng)速儀除攜帶方便外，性價(jià)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(cè)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(duì)風(fēng)速的大小進(jìn)行測(cè)量。不管采用何種工作方式，都需要對(duì)風(fēng)速儀發(fā)熱膜的溫度進(jìn)行檢測(cè)，或利用溫度傳感器對(duì)發(fā)熱膜的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，或?qū)Πl(fā)熱膜進(jìn)行恒溫監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)速的測(cè)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(cè)量風(fēng)速和風(fēng)量。