Introduksjon til vindmålerprinsippet
Et vindmåler er et instrument som brukes til å måle vindhastighet. Det er mange typer. Vindkoppvindmåleren brukes ofte i værstasjoner.
Den består av tre parabolske kjegleformede tomme kopper festet til hverandre i 120 grader på et stativ.
Hele følerdelen er montert på en vertikal rotasjonsakse. Under påvirkning av vind roterer vindkoppen rundt sin akse med en hastighet proporsjonal med vindhastigheten.
Det grunnleggende prinsippet for et vindmåler er å plassere en tynn metalltråd i en væske og bruke en elektrisk strøm for å varme opp ledningen over væskens temperatur. Derfor kalles vindmålere "hot wires".
Når væsken strømmer gjennom ledningen i vertikal retning, vil den ta bort noe av varmen fra ledningen og redusere temperaturen på ledningen.
I henhold til teorien om tvungen konveksjonsvarmeoverføring kan det utledes at det er en sammenheng mellom varmetapet Q til den varme ledningen og hastigheten v til fluidet.
En standard hot-wire sonde består av to braketter som strammes med korte tynne ledninger. Metalltråd er vanligvis laget av platina, rhodium, wolfram og andre metaller med høye smeltepunkter og god duktilitet.
Den vanligste tråddiameteren er 5μm og lengden er 2mm; den lille sondediameteren er bare 1μm og lengden er 0,2 mm. Avhengig av formålet kan varmetrådsonden også gjøres til dobbel ledning, trippel ledning, diagonal, V-form, X-form etc.
For å forbedre styrken brukes noen ganger metallfilmer i stedet for metalltråder, og en metallfilm sprøytes vanligvis på det isolerende underlaget, som kalles en varmfilmsonde.
Varmtrådsonden må kalibreres før bruk. Statisk kalibrering utføres i en spesiell standard vindtunnel.
Forholdet mellom strømningshastighet og utgangsspenning ble målt og plottet som en standardkurve.
Dynamisk kalibrering utføres i et kjent pulserende strømningsfelt eller legges til vindmålerens varmesløyfe.
Det pulserende elektriske signalet brukes til å verifisere frekvensresponsen til hot-wire anemometeret. Hvis frekvensresponsen ikke er god, kan den forbedres ved å bruke den tilsvarende kompensasjonskretsen.
