有兩種常用的測量空氣速度的方法：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量速度壓力的不同技術(shù)之前，了解空氣速度的基礎很重要。
空氣速度是指相對于經(jīng)過(guò)的時(shí)間以行進(jìn)距離衡量的空氣運動(dòng)面積。通常以米/秒（m / s）或英尺/分鐘（ft / min）為單位進(jìn)行測量。
監視空氣速度時(shí)，可找到三種類(lèi)型的流量剖面：層流，過(guò)渡和湍流。層流的特征是平穩運動(dòng)，而湍流的特征是不規則運動(dòng)或波動(dòng)。通過(guò)在管道系統中引入一個(gè)彎頭，使空氣轉向，層流會(huì )變得過(guò)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(shuō)明了空氣密度，靜態(tài)壓力和總壓力，是基于壓力的速度測量的關(guān)鍵。
為了使用壓力來(lái)計算空氣速度，需要兩個(gè)單好的傳感器。一個(gè)傳感器測量靜壓力或推向管道系統的壓力，另一個(gè)傳感器測量總壓力或通過(guò)管道系統流動(dòng)產(chǎn)生的壓力。
通常，皮托管用于壓力測量。甲皮托管是在管內的管。內管監控靜壓，外管上鉆有孔以測量靜壓。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算在標準條件下將速度壓力（以英寸wc為單位）轉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)速計用于根據溫度計算風(fēng)速。國王定律是溫度測量的基礎，并用加熱絲在數學(xué)上描述了氣流中的熱傳遞。當空氣在電線(xiàn)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)用于測量流經(jīng)傳感器的空氣溫度。隨著(zhù)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算空氣速度。
基于溫度的儀器測量風(fēng)速的優(yōu)勢
在Dwyer的研究和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們發(fā)現了在測量空氣速度時(shí)使用基于溫度的儀器的一些優(yōu)勢。shou先，伯努利方程式?jīng)]有考慮到空氣粘度的變化，這是有問(wèn)題的，因為粘度會(huì )根據氣流的溫度不斷變化。其次，我們發(fā)現在較慢的空氣速度下，用于靜壓拾取的孔改變了皮托管周?chē)牧髁糠植�，從而將流量從層流變�(yōu)橥牧鳌?/div>
我們發(fā)現皮托管在高速時(shí)非常精que，但在低速時(shí)誤差增加。
選擇測量技術(shù)時(shí)，另一個(gè)重要的考慮因素是您的應用程序。大多數建筑物管理系統（BMS）和PLC需要線(xiàn)性模擬輸入，而不是氣動(dòng)輸入。這意味著(zhù)皮托管獲得的測量結果必須使用伯努利方程進(jìn)行轉換。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(zhuān)門(mén)的差壓傳感器可以測量這種超低壓，但是它們的價(jià)格很高。其他用于測量低流量的技術(shù)（例如風(fēng)速計）更具成本效益。
我們發(fā)現，在使用基于溫度的測量時(shí)，我們可以使用傳感器特性來(lái)防止在低流速下基于壓力的測量的某些缺點(diǎn)。傳感器特性描述是在受控條件下從傳感器進(jìn)行測量的過(guò)程，可確保在各種操作條件（例如溫度，濕度或大氣壓）下保證讀數精度的水平。在我們的制造過(guò)程中，我們使用經(jīng)過(guò)校準的參考來(lái)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)范圍內的精度一致。
應用領(lǐng)域
熱風(fēng)速計非常適合必須頻繁更換空氣的關(guān)鍵環(huán)境（例如醫院手術(shù)室）。當空氣經(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。典型的手術(shù)室的風(fēng)速范圍為37 FPM至55 FPM。ANSI / ASHRAE / ASHE標準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配對使用，以驗證這些低流量關(guān)鍵環(huán)境中的#小換氣次數，以確保符合ASHRAE標準。
熱風(fēng)速計還可用于測量商業(yè)應用中的風(fēng)速，例如旅館，學(xué)校，商店和辦公室。在這些應用中，主供應管道的速度通常為1,000至3,000 FPM，分支供應管道的速度通常為500至1,500 FPM。通過(guò)使用Bernoulli方程，我們可以計算空氣的速度壓力，對于主管道，其壓力通常為0.062至0.561英寸水柱，對于分支供應管道，其通常為0.016至0.140英寸水柱�？紤]到商業(yè)應用中較高的流量范圍，可以使用壓力或溫度儀表來(lái)測量速度。但是如上所述，壓力測量必須從水柱英寸轉換為FPM。有些設備使用伯努利方程編程，將為您完成轉換。
使用風(fēng)速計的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們根據溫度原理工作。有一個(gè)溫度傳感器正在監視電源本身的溫度狀況。您可以在一臺設備上進(jìn)行兩次測量，因為通�？梢酝瑫r(shí)測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(xiàn)性關(guān)系，可以輕松將其輸入到BMS或PLC。
摘要
用皮托管測量空氣流速時(shí)，流體粘度是測量低流速時(shí)誤差的根本原因。CFD模型顯示傳感器靜壓孔周?chē)木植苛鲃?dòng)發(fā)展變化，從而導致誤差增加。因此，Dwyer建議皮托管實(shí)際限制為200 FPM。
通過(guò)校準諸如濕度，溫度和壓力等因素，在校準風(fēng)速計時(shí)使用的傳感器表征過(guò)程可在變化的過(guò)程約束條件下提高準確性。CFD模型顯示傳感器周?chē)木植苛髁孔兓�，如果不集成傳感器特性，則會(huì )導致誤差增加。用于傳感器表征的參考文獻可提高目標應用速度的準確性。
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