風(fēng)速傳感器的工作原理解析

更新時(shí)間：2021-04-02

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皮托管是測(cè)壓管,由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,理論研究完善而得到廣泛應(yīng)用。皮托管根據(jù)流體流動(dòng)引起的壓差進(jìn)行流速檢測(cè) 。

標(biāo)準(zhǔn)皮托管是一根彎成直角的金屬細(xì)管,它由感測(cè)頭、外管、內(nèi)管、管柱與全壓、靜壓引出導(dǎo)管等組成。在皮托管頭部的頂端,迎著來(lái)流開有一個(gè)小孔,小孔平面與流體流動(dòng)方向垂直。在皮托管頭部靠下游的地方,環(huán)繞管壁的外側(cè)又開了多個(gè)小孔,流體流動(dòng)的方向與這些小孔的孔面相切。頂端的小孔與側(cè)面的小孔分別與兩條互不相通的管路相連。進(jìn)入皮托管頂端小孔的氣流壓力(稱為全壓) ,除了流體本身的靜壓,還含有流體滯止后由動(dòng)能轉(zhuǎn)變來(lái)的那部分壓力,而進(jìn)入皮托管側(cè)面小孔的氣流壓力僅僅是流體的靜壓,根據(jù)全壓和靜壓即可求出動(dòng)壓,從而求出風(fēng)速。用皮托管只能測(cè)量某一點(diǎn)處的流速,而流體在管道中流動(dòng)時(shí),同一截面上各點(diǎn)的流速各不相同。
在變風(fēng)量末端裝置中,由于管道截面較大,測(cè)量某一點(diǎn)的流速不能反映該截面的平均流速。實(shí)際上,人們采用一種變形的皮托管即均速管來(lái)測(cè)量流經(jīng)末端裝置的風(fēng)速,對(duì)被測(cè)截面上各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)壓取平均值,求取平均流速。
均速管也稱為阿紐巴。一般用于圓形管道,用一根細(xì)的管子插入變風(fēng)量裝置的入口,將被測(cè)截面分成若干區(qū)域,在每個(gè)區(qū)域中心位置的細(xì)管上開小孔作為測(cè)點(diǎn),迎著氣流方向,這些孔就是全壓測(cè)孔,同時(shí),在另一根相同截面的細(xì)管的背流方向開一個(gè)或多個(gè)靜壓測(cè)壓孔。變風(fēng)量末端裝置的皮托管式風(fēng)速傳感器本身不輸出電信號(hào),只能輸出壓差信號(hào)。用皮托管式風(fēng)速傳感器測(cè)出的壓差與空氣流速呈二次曲線關(guān)系,其數(shù)學(xué)表達(dá)式Δp = K ρ v2
式中

Δp ———皮托管式風(fēng)速傳感器的輸出壓差,Pa ;
K ———皮托管式風(fēng)速傳感器放大系數(shù), K值最大為3 ,一般K ≤2 ;
v ———測(cè)點(diǎn)處氣流的速度,m/ s ;
ρ———流體密度,kg/ m3 。

皮托管式風(fēng)速傳感器由銅管或不銹鋼管制成[2 ] ,其外徑越小對(duì)氣流干擾越小,測(cè)量精度越高。
一般來(lái)說(shuō),全壓測(cè)孔的總面積應(yīng)小于測(cè)壓管總面積的3 %。為了保證傳感器具有足夠的剛度,一般測(cè)壓管的外徑與管道內(nèi)徑之比在0. 04～0. 09 之間,測(cè)壓管上全壓測(cè)孔的直徑應(yīng)是測(cè)壓管內(nèi)徑的0. 2～0. 3 倍,且應(yīng)在0. 5～1. 5 mm 之間。皮托管式風(fēng)速傳感器應(yīng)具有抗堵塞性、抗偏流性和抗破壞性的能力。

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