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有兩種常用的測(cè)量空氣速度的方法：使用基于壓力的儀器或使用基于溫度的儀器。在我們討論可用于測(cè)量速度壓力的不同技術(shù)之前，了解空氣速度的基礎(chǔ)很重要。

空氣速度是指相對(duì)于經(jīng)過的時(shí)間以行進(jìn)距離衡量的空氣運(yùn)動(dòng)面積。通常以米/秒（m / s）或英尺/分鐘（ft / min）為單位進(jìn)行測(cè)量。

監(jiān)視空氣速度時(shí)，可找到三種類型的流量剖面：層流，過渡和湍流。層流的特征是平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，而湍流的特征是不規(guī)則運(yùn)動(dòng)或波動(dòng)。通過在管道系統(tǒng)中引入一個(gè)彎頭，使空氣轉(zhuǎn)向，層流會(huì)變得過渡或湍流。這篇文章將重點(diǎn)討論層流剖面。

基于壓力的儀器

伯努利方程式說明了空氣密度，靜態(tài)壓力和總壓力，是基于壓力的速度測(cè)量的關(guān)鍵。

為了使用壓力來計(jì)算空氣速度，需要兩個(gè)單好的傳感器。一個(gè)傳感器測(cè)量靜壓力或推向管道系統(tǒng)的壓力，另一個(gè)傳感器測(cè)量總壓力或通過管道系統(tǒng)流動(dòng)產(chǎn)生的壓力。

通常，皮托管用于壓力測(cè)量。甲皮托管是在管內(nèi)的管。內(nèi)管監(jiān)控靜壓，外管上鉆有孔以測(cè)量靜壓。一根皮托管將給出總壓力和靜壓力之間的差，即速度壓力。然后，伯努利方程式將用于計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)條件下將速度壓力（以英寸wc為單位）轉(zhuǎn)換為可用空氣流量的空氣流量，單位為ft / min。

基于溫度的儀器

風(fēng)速計(jì)用于根據(jù)溫度計(jì)算風(fēng)速。國王定律是溫度測(cè)量的基礎(chǔ)，并用加熱絲在數(shù)學(xué)上描述了氣流中的熱傳遞。當(dāng)空氣在電線上流動(dòng)時(shí)，溫度會(huì)降低，熱能將被消除。然后，可以使用惠斯通電橋計(jì)算熱能的變化，以確定電阻變化，該變化與空氣在傳感器上移動(dòng)的速度相關(guān)。風(fēng)速計(jì)有兩個(gè)溫度傳感器：一個(gè)提供參考溫度，另一個(gè)用于測(cè)量流經(jīng)傳感器的空氣溫度。隨著空氣速度的加快，更多的能量損失了。能量損失隨后可用于計(jì)算空氣速度。

基于溫度的儀器測(cè)量風(fēng)速的優(yōu)勢(shì)

在Dwyer的研究和開發(fā)過程中，我們發(fā)現(xiàn)了在測(cè)量空氣速度時(shí)使用基于溫度的儀器的一些優(yōu)勢(shì)。shou先，伯努利方程式?jīng)]有考慮到空氣粘度的變化，這是有問題的，因?yàn)檎扯葧?huì)根據(jù)氣流的溫度不斷變化。其次，我們發(fā)現(xiàn)在較慢的空氣速度下，用于靜壓拾取的孔改變了皮托管周圍的流量分布，從而將流量從層流變?yōu)橥牧鳌?/div>

我們發(fā)現(xiàn)皮托管在高速時(shí)非常精que，但在低速時(shí)誤差增加。

選擇測(cè)量技術(shù)時(shí)，另一個(gè)重要的考慮因素是您的應(yīng)用程序。大多數(shù)建筑物管理系統(tǒng)（BMS）和PLC需要線性模擬輸入，而不是氣動(dòng)輸入。這意味著皮托管獲得的測(cè)量結(jié)果必須使用伯努利方程進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在低速度壓力下，200 FPM的空氣速度會(huì)產(chǎn)生0.002英寸水柱的速度壓力。有一些專門的差壓傳感器可以測(cè)量這種超低壓，但是它們的價(jià)格很高。其他用于測(cè)量低流量的技術(shù)（例如風(fēng)速計(jì)）更具成本效益。

我們發(fā)現(xiàn)，在使用基于溫度的測(cè)量時(shí)，我們可以使用傳感器特性來防止在低流速下基于壓力的測(cè)量的某些缺點(diǎn)。傳感器特性描述是在受控條件下從傳感器進(jìn)行測(cè)量的過程，可確保在各種操作條件（例如溫度，濕度或大氣壓）下保證讀數(shù)精度的水平。在我們的制造過程中，我們使用經(jīng)過校準(zhǔn)的參考來表征空氣速度傳感器的溫度和濕度變化。表征確保傳感器在整個(gè)范圍內(nèi)的精度一致。

應(yīng)用領(lǐng)域

熱風(fēng)速計(jì)非常適合必須頻繁更換空氣的關(guān)鍵環(huán)境（例如醫(yī)院手術(shù)室）。當(dāng)空氣經(jīng)常更換時(shí)，它必須以非常低的速度改變，以減少移動(dòng)微粒和其他污染物并污染空氣的風(fēng)險(xiǎn)。典型的手術(shù)室的風(fēng)速范圍為37 FPM至55 FPM。ANSI / ASHRAE / ASHE標(biāo)準(zhǔn)170-2013要求#少4個(gè)室外ACH（換氣/小時(shí)），#少20個(gè)總ACH（換氣/小時(shí)）。風(fēng)速儀可以與BMS配對(duì)使用，以驗(yàn)證這些低流量關(guān)鍵環(huán)境中的#小換氣次數(shù)，以確保符合ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)。

熱風(fēng)速計(jì)還可用于測(cè)量商業(yè)應(yīng)用中的風(fēng)速，例如旅館，學(xué)校，商店和辦公室。在這些應(yīng)用中，主供應(yīng)管道的速度通常為1,000至3,000 FPM，分支供應(yīng)管道的速度通常為500至1,500 FPM。通過使用Bernoulli方程，我們可以計(jì)算空氣的速度壓力，對(duì)于主管道，其壓力通常為0.062至0.561英寸水柱，對(duì)于分支供應(yīng)管道，其通常為0.016至0.140英寸水柱�？紤]到商業(yè)應(yīng)用中較高的流量范圍，可以使用壓力或溫度儀表來測(cè)量速度。但是如上所述，壓力測(cè)量必須從水柱英寸轉(zhuǎn)換為FPM。有些設(shè)備使用伯努利方程編程，將為您完成轉(zhuǎn)換。

使用風(fēng)速計(jì)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們根據(jù)溫度原理工作。有一個(gè)溫度傳感器正在監(jiān)視電源本身的溫度狀況。您可以在一臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行兩次測(cè)量，因?yàn)橥ǔ？梢酝瑫r(shí)測(cè)量溫度輸出和空氣速度輸出。風(fēng)速輸出將與流量范圍成線性關(guān)系，可以輕松將其輸入到BMS或PLC。

摘要

用皮托管測(cè)量空氣流速時(shí)，流體粘度是測(cè)量低流速時(shí)誤差的根本原因。CFD模型顯示傳感器靜壓孔周圍的局部流動(dòng)發(fā)展變化，從而導(dǎo)致誤差增加。因此，Dwyer建議皮托管實(shí)際限制為200 FPM。

通過校準(zhǔn)諸如濕度，溫度和壓力等因素，在校準(zhǔn)風(fēng)速計(jì)時(shí)使用的傳感器表征過程可在變化的過程約束條件下提高準(zhǔn)確性。CFD模型顯示傳感器周圍的局部流量變化，如果不集成傳感器特性，則會(huì)導(dǎo)致誤差增加。用于傳感器表征的參考文獻(xiàn)可提高目標(biāo)應(yīng)用速度的準(zhǔn)確性。