熱線風(fēng)速儀

    熱線風(fēng)速儀（HotwireAnemometer，簡(jiǎn)稱HWA），發(fā)明于20世紀(jì)20年代。其基本原理是將一根細(xì)的金屬絲放在流體中，通電流加熱金屬絲，使其溫度高于流體的溫度，因此將金屬絲稱為“熱線”。當(dāng)流體沿垂直方向流過(guò)金屬絲時(shí)，將帶走金屬絲的一部分熱量，使金屬絲溫度下降。根據(jù)強(qiáng)迫對(duì)流熱交換理論，可導(dǎo)出熱線散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關(guān)系式(D3.4.4a)

    上式稱為金（L.V.King,1914）公式，R、I分別為熱線的電阻和流過(guò)的電流強(qiáng)度，ΔT為熱線與流體的溫度差，A、B為與流體和熱線有關(guān)的物理常數(shù)。考慮到熱線材料的電阻溫度特性，（D3.4.4a）式可化為(D3.4.4b)

    上式中U為熱線的輸出電壓，A’，B’為與熱線的電阻溫度系數(shù)有關(guān)的物理常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定。這樣通過(guò)測(cè)量熱線兩端的電壓，即可確定流速。

    標(biāo)準(zhǔn)的熱線探頭由兩根支架張緊一根短而細(xì)的金屬絲組成，如圖2.1所示。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點(diǎn)高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm，長(zhǎng)為2mm；最小的探頭直徑僅1μm，長(zhǎng)為0.2mm。根據(jù)不同的用途，熱線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強(qiáng)度，有時(shí)用金屬膜代替金屬絲，通常在一熱絕緣的基體上噴鍍一層薄金屬膜，稱為熱膜探頭，如圖2.2所示。熱線探頭在使用前必須進(jìn)行校準(zhǔn)。靜態(tài)校準(zhǔn)是在專門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞里進(jìn)行的，測(cè)量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫(huà)成標(biāo)準(zhǔn)曲線；動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)是在已知的脈動(dòng)流場(chǎng)中進(jìn)行的，或在風(fēng)速儀加熱電路中加上一脈動(dòng)電信號(hào)，校驗(yàn)熱線風(fēng)速儀的頻率響應(yīng)，若頻率響應(yīng)不佳可用相應(yīng)的補(bǔ)償線路加以改善。