風速傳感器的工作原理解析

更新時間：2021-04-02

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皮托管是測壓管,由于其結構簡單,使用方便,理論研究完善而得到廣泛應用。皮托管根據流體流動引起的壓差進行流速檢測。

標準皮托管是一根彎成直角的金屬細管,它由感測頭、外管、內管、管柱與全壓、靜壓引出導管等組成。在皮托管頭部的頂端,迎著來流開有一個小孔,小孔平面與流體流動方向垂直。在皮托管頭部靠下游的地方,環繞管壁的外側又開了多個小孔,流體流動的方向與這些小孔的孔面相切。頂端的小孔與側面的小孔分別與兩條互不相通的管路相連。進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能轉變來的那部分壓力,而進入皮托管側面小孔的氣流壓力僅僅是流體的靜壓,根據全壓和靜壓即可求出動壓,從而求出風速。用皮托管只能測量某一點處的流速,而流體在管道中流動時,同一截面上各點的流速各不相同。
在變風量末端裝置中,由于管道截面較大,測量某一點的流速不能反映該截面的平均流速。實際上,人們采用一種變形的皮托管即均速管來測量流經末端裝置的風速,對被測截面上各測點的動壓取平均值,求取平均流速。
均速管也稱為阿紐巴。一般用于圓形管道,用一根細的管子插入變風量裝置的入口,將被測截面分成若干區域,在每個區域中心位置的細管上開小孔作為測點,迎著氣流方向,這些孔就是全壓測孔,同時,在另一根相同截面的細管的背流方向開一個或多個靜壓測壓孔。變風量末端裝置的皮托管式風速傳感器本身不輸出電信號,只能輸出壓差信號。用皮托管式風速傳感器測出的壓差與空氣流速呈二次曲線關系,其數學表達式Δp = K ρ v2
式中

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

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

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