風速計通過不同物理效應將風速轉換為可測量的電信號或機械位移,主要原理特點如下:
機械式(旋轉杯式/翼型)
旋轉杯式:由三個或四個對稱的半球形杯體組成,風杯在風力作用下旋轉,旋轉速度與風速成正比。通過計數單位時間內的旋轉圈數(如每分鐘轉數RPM)計算風速。
翼型(螺旋槳式):類似飛機螺旋槳,風力推動葉片旋轉,旋轉速度與風速相關,通過傳感器(如光電編碼器)測量轉速并換算為風速。
特點:結構簡單、成本低,但需定期維護(如防銹、潤滑),適合戶外長期監測。
熱式(熱線/熱膜)
熱線式:利用細金屬絲(如鉑、鎢)通電發熱,風速變化會改變金屬絲的散熱速率,導致電阻變化。通過測量電阻變化計算風速。
熱膜式:與熱線式類似,但使用薄金屬膜作為感溫元件,響應更快、耐用性更強。
特點:精度高(可達±0.01m/s)、響應快(毫秒級),但易受污染影響,適合實驗室或低風速環境。
超聲波式
通過發射和接收超聲波信號,測量風速對聲波傳播時間的影響。例如,順流傳播時間短,逆流傳播時間長,通過時間差計算風速。
特點:無機械部件、耐腐蝕、可測量三維風速,但成本較高,適合工業或海洋環境。
壓電式(皮托管)
皮托管:由總壓孔和靜壓孔組成,測量氣流總壓與靜壓之差(動壓),通過伯努利方程計算風速。
特點:結構簡單、測量范圍廣(0.3-100m/s),但需定期校準,適合高風速環境(如風洞、航空測試)。
激光多普勒式
利用激光照射空氣中的微粒(如塵埃),通過測量散射光的多普勒頻移計算風速。
特點:非接觸式測量、精度高(可達±0.001m/s),但設備昂貴,適合科研或高精度需求。