風(fēng)力與風(fēng)速是氣象研究的重要指數(shù)，也是人們關(guān)注的重點(diǎn)要素。其不僅對(duì)人們的日常各類(lèi)活動(dòng)有很大的影響，對(duì)于氣象研究航海等工作更具重要意義，提前測(cè)好風(fēng)速風(fēng)向，有利于各項(xiàng)活動(dòng)地順利開(kāi)展。
對(duì)于風(fēng)速測(cè)量很多人可能會(huì)認(rèn)為是氣象臺(tái)的工作，但其實(shí)在工程施工、環(huán)境監(jiān)測(cè)等諸多方面都需要實(shí)時(shí)了解準(zhǔn)確的風(fēng)速情況
那么，日常生活與生產(chǎn)中的風(fēng)速如何測(cè)量?一般使用的測(cè)量工具及其原理是什么?作用有哪些? 它們是如何賦能專(zhuān)業(yè)人士以及相關(guān)領(lǐng)域的?我們又該如何選擇測(cè)量?jī)x器?
風(fēng)速儀
風(fēng)速儀是指將流速信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的一種測(cè)速儀器，也可測(cè)量流體溫度或密度。它的測(cè)量原理很簡(jiǎn)單，就是利用空氣的流動(dòng)來(lái)帶動(dòng)風(fēng)速儀的部件運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)這種運(yùn)動(dòng)來(lái)間接測(cè)定風(fēng)的流速
發(fā)展歷史
結(jié)構(gòu)及原理
風(fēng)速儀通常由兩個(gè)部分組成:一個(gè)壓力傳感器和一個(gè)溫度傳感器。壓力傳感器通過(guò)測(cè)量空氣流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的靜壓力差來(lái)計(jì)算風(fēng)速。溫度傳感器則測(cè)量周?chē)諝獾臏囟?，因?yàn)轱L(fēng)速和溫度是密切相關(guān)的，溫度的變化會(huì)影響空氣的密度，從而影響風(fēng)速的測(cè)量。
具體來(lái)說(shuō)，風(fēng)速儀通過(guò)把空氣流動(dòng)引導(dǎo)到一個(gè)小孔中，測(cè)量小孔兩側(cè)的壓力差來(lái)計(jì)算風(fēng)速。當(dāng)風(fēng)吹過(guò)小孔時(shí)，它會(huì)在進(jìn)口側(cè)形成較高的壓力，而在出口側(cè)則形成較低的壓力。這種差異會(huì)被傳感器檢測(cè)到，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)計(jì)算得出風(fēng)速大小。
主要用途
*測(cè)量平均流動(dòng)的速度和方向。
*測(cè)量來(lái)流的脈動(dòng)速度及其頻譜。
*測(cè)量湍流中的雷諾應(yīng)力及兩點(diǎn)的速度相關(guān)性、時(shí)間相關(guān)性。
*測(cè)量壁面切應(yīng)力(通常是采用與壁面平齊放置的熱膜探頭來(lái)進(jìn)行的原理與熱線測(cè)速相似)。
*測(cè)量流體溫度(事先測(cè)出探頭電阻隨流體溫度的變化曲線，然后根據(jù)測(cè)得的探頭電阻就可確定溫度)。
分類(lèi)及特點(diǎn)
熱式風(fēng)速計(jì)
熱式風(fēng)速計(jì)又分為熱球式、熱線式、熱敏式幾類(lèi)。該方式是測(cè)試處于通電狀態(tài)下傳感器因風(fēng)而冷卻時(shí)產(chǎn)生的電阻變化，由此測(cè)試風(fēng)速，不能得出風(fēng)向的信息。除攜帶容易方便外成本性能比高，作為風(fēng)速計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品廣泛地被采用。
超音波式
該方式是測(cè)試傳送一定距離的超音波時(shí)間，因風(fēng)的影響而使到達(dá)時(shí)間延遲，由此測(cè)試風(fēng)速，3 次方時(shí)，可以知道風(fēng)向。傳感器部較大，在測(cè)試部周?chē)?，有可能發(fā)生紊流，使流動(dòng)不規(guī)則，用途受到限定，普及度低。
葉輪式
該方式是應(yīng)用風(fēng)車(chē)的原理，通過(guò)測(cè)試葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)，測(cè)試風(fēng)速用于氣象觀測(cè)等。原理比較簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但測(cè)試精度較低，所以不適合微風(fēng)速的測(cè)試和細(xì)小風(fēng)速變化的測(cè)試，普及度低。
皮拖管式
在流動(dòng)面的正面有與之形成直角方向的小孔，內(nèi)部藏有從各自孔里分別提取壓力的細(xì)管。通過(guò)測(cè)試其壓力差(前者為全壓、后者為靜壓)，就可知道風(fēng)速。原理比較簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但與流動(dòng)面必須設(shè)置成直角，否則不能進(jìn)行正確的測(cè)試，不適合一般用，不是作為風(fēng)速計(jì)，而是作為高速域的風(fēng)速校正來(lái)使用。
測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)
不同類(lèi)型的風(fēng)速儀具有不同的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn):
測(cè)量范圍
風(fēng)速儀的測(cè)量范圍是指能夠測(cè)量的風(fēng)速范圍。葉輪式風(fēng)速儀通常測(cè)量范圍為0~60m/s，熱線式風(fēng)速儀為0~30m/s，超聲波式/皮托管風(fēng)速儀可達(dá)70m/s以上。
精度
精度是指測(cè)量結(jié)果與真實(shí)值之間的誤差。風(fēng)速儀的精度影響到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通常，風(fēng)速儀的精度為測(cè)量范圍的2%~5%。
響應(yīng)時(shí)間
響應(yīng)時(shí)間是指風(fēng)速儀對(duì)風(fēng)速變化的反應(yīng)時(shí)間。對(duì)于氣象、環(huán)保等領(lǐng)域，響應(yīng)時(shí)間要求較短，一般在1秒以?xún)?nèi)。而航空領(lǐng)域?qū)憫?yīng)時(shí)間要求更高，通常在0.1秒以?xún)?nèi)。
溫度
正確選擇風(fēng)速儀的流速探頭的一個(gè)附加標(biāo)準(zhǔn)是溫度:通常風(fēng)速儀的熱敏式傳感器的使用溫度約達(dá)士70°C，特制風(fēng)速儀的轉(zhuǎn)輪探頭可達(dá)350°C，皮托管用于+350°C以上。
儀器標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
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國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)
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JB/T11258-2011數(shù)字風(fēng)向風(fēng)速測(cè)量?jī)x
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