مقدمة لمبدأ المجسات الحساسة للحرارة لأجهزة قياس شدة الريح
المبدأ الأساسي لمقياس شدة الريح هو وضع سلك معدني رفيع في السائل وتسخين السلك بتيار كهربائي لجعل درجة حرارته أعلى من درجة حرارة السائل. ولذلك، فإن مقياس شدة الريح ذو السلك المعدني يسمى "السلك الساخن". عندما يتدفق السائل عبر السلك المعدني في اتجاه عمودي، فإنه سيأخذ بعض الحرارة من السلك، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة السلك. وفقا لنظرية التبادل الحراري بالحمل القسري، يمكن استنتاج أن هناك علاقة بين الحرارة المتبددة بواسطة السلك الساخن Q والسرعة v للسائل. يتكون مسبار السلك الساخن القياسي من دعامتين مشدودتين بسلك معدني قصير ورفيع. تصنع الأسلاك المعدنية عادة من معادن ذات نقاط انصهار عالية وليونة جيدة، مثل البلاتين والروديوم والتنغستن. قطر السلك الشائع الاستخدام هو 5 ميكرومتر. طول 2 مم؛ يبلغ قطر المسبار الصغير 1 ميكرومتر فقط. الطول 0.2 ملم.
وفقًا لأغراض مختلفة، يمكن أيضًا تصنيع مسبار السلك الساخن إلى سلك مزدوج، سلك ثلاثي، سلك مائل، على شكل V، على شكل X، إلخ. من أجل زيادة القوة، يتم استخدام فيلم معدني أحيانًا بدلاً من السلك المعدني، و عادةً ما يتم رش طبقة معدنية رقيقة على ركيزة معزولة حرارياً، تسمى مسبار الفيلم الساخن، كما هو موضح في الشكل 2.2. يجب معايرة مسبار السلك الساخن قبل الاستخدام. يتم إجراء المعايرة الثابتة في نفق رياح قياسي متخصص، وقياس العلاقة بين سرعة التدفق وجهد الخرج ورسم منحنى قياسي؛ يتم إجراء المعايرة الديناميكية في مجال تدفق نابض معروف، أو عن طريق إضافة إشارة كهربائية نابضة إلى دائرة تسخين مقياس شدة الريح للتحقق من استجابة التردد لمقياس شدة الريح ذو السلك الساخن. إذا كانت استجابة التردد ضعيفة، فيمكن استخدام دوائر التعويض المقابلة لتحسينها.
يمكن تقسيم نطاق قياس سرعة التدفق من {{0}} إلى 100 م/ث إلى ثلاثة أقسام: السرعة المنخفضة: 0 إلى 5 م/ث؛ السرعة المتوسطة: من 5 إلى 40 م/ث؛ السرعة العالية: 40 إلى 100 م/ث. يتم استخدام المسبار الحساس للحرارة لمقياس شدة الريح لإجراء قياسات من 0 إلى 5 م/ث؛ المسبار الدوار لمقياس شدة الريح له تأثير مثالي في قياس سرعات التدفق التي تتراوح من 5 إلى 40 م/ث؛ باستخدام أنبوب بيتوت، يمكن الحصول على النتائج ضمن نطاق عالي السرعة. هناك معيار إضافي لاختيار مسبار معدل التدفق لمقياس شدة الريح بشكل صحيح وهو درجة الحرارة، والتي يتم استخدامها عادةً بواسطة المستشعر الحراري لمقياس شدة الريح عند درجات حرارة تزيد عن -70 درجة مئوية تقريبًا. يمكن أن يصل المسبار الدوار لجهاز قياس شدة الريح المصمم خصيصًا إلى 350 درجة مئوية. تستخدم أنابيب البيتوت لدرجات حرارة أعلى من 350 درجة مئوية.
مسبار حساس للحرارة من مقياس شدة الريح
يعتمد مبدأ عمل المسبار الحساس للحرارة لمقياس شدة الريح على تدفق الهواء البارد الذي يزيل الحرارة عن العنصر الحراري. بمساعدة مفتاح التنظيم، يتم الحفاظ على درجة الحرارة ثابتة، ويتناسب التيار المنظم مع معدل التدفق. عند استخدام مسبار حساس للحرارة في الاضطرابات، يؤثر تدفق الهواء من جميع الاتجاهات في وقت واحد على العنصر الحراري، مما قد يؤثر على دقة نتائج القياس. عند القياس في حالة الاضطراب، غالبًا ما تكون قراءة مستشعر سرعة التدفق الخاص بمقياس شدة الريح الحراري أعلى من قراءة المسبار الدوار. يمكن ملاحظة الظواهر المذكورة أعلاه أثناء قياس خط الأنابيب. وفقًا لتصميمات مختلفة لإدارة اضطرابات خطوط الأنابيب، يمكن أن تحدث حتى عند السرعات المنخفضة. ولذلك، ينبغي إجراء عملية قياس مقياس شدة الريح على الجزء المستقيم من خط الأنابيب. يجب أن تكون نقطة البداية للقسم المستقيم 10 مرات على الأقل قبل نقطة القياس × D (قطر خط الأنابيب D=، بـ CM)؛ يجب أن تكون نقطة النهاية على الأقل 4 بعد نقطة القياس × الموقع D. ويجب ألا يحتوي المقطع العرضي للسائل على أي عائق. (الحواف، البروزات، الأشياء، الخ.)
يعتمد مبدأ عمل المسبار الدوار لمقياس شدة الريح على تحويل الدوران إلى إشارة كهربائية. أولاً، يمر عبر بداية استشعار القرب "لحساب" دوران العجلة الدوارة وتوليد سلسلة نبضية. ومن ثم يتم تحويلها ومعالجتها بواسطة الكاشف للحصول على قيمة السرعة. يعتبر المسبار ذو القطر الكبير لمقياس شدة الريح (60 مم، 100 مم) مناسبًا لقياس الاضطراب عند معدلات التدفق المتوسطة والصغيرة (مثل منافذ خطوط الأنابيب). يعد المسبار ذو العيار الصغير لمقياس شدة الريح أكثر ملاءمة لقياس تدفق الهواء بمساحة مقطعية أكبر من 100 مرة من مساحة رأس الاستكشاف.
