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高精度三維超聲風(fēng)速儀|高精度三維超聲風(fēng)速儀測(cè)量方法
高精度三維超聲風(fēng)速儀是在湍流空氣動(dòng)力研究領(lǐng)域測(cè)定三維超聲風(fēng)速的儀器，它以空氣動(dòng)力學(xué)與其形體結(jié)構(gòu)特征設(shè)計(jì)為理念，以超聲脈沖物理學(xué)為其測(cè)定原理。有10厘米垂直測(cè)量路徑，可輸出三維正交風(fēng)速和超聲溫度，至大輸出頻率為50Hz，有模擬和數(shù)字兩種輸出方式。
依據(jù)強(qiáng)制對(duì)流熱替換理論，可導(dǎo)出熱線消散的熱量Q與流體的速度v之間存在關(guān)系式。金屬絲一般用鉑、銠、鎢等熔點(diǎn)高、延展性好的金屬制成。經(jīng)用的絲直徑為5μm，長為2mm，較小的探頭直徑僅1μm，長為0.2mm。依據(jù)不同的用處，熱線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了減少強(qiáng)度，有時(shí)用金屬膜替代金屬絲，通常在一熱絕緣的基體上噴鍍一層薄金屬膜，稱為熱膜探頭。
熱線探頭在使用前必需實(shí)行校準(zhǔn)，靜態(tài)校準(zhǔn)是在專門的規(guī)范風(fēng)洞里實(shí)行的，測(cè)量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫成規(guī)范曲線，動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)是在已知的脈動(dòng)流場(chǎng)中實(shí)行的，或在加熱電路中加上一脈動(dòng)電信號(hào)，校驗(yàn)儀器的頻率響應(yīng)，若頻率響應(yīng)不好可用相應(yīng)的補(bǔ)償線路加以改善。
在距測(cè)風(fēng)儀器一定距離的兩端各置一對(duì)超聲波發(fā)射器和接收器，超聲波從發(fā)射器到接收器逆風(fēng)傳播時(shí)間與順風(fēng)傳播時(shí)間之差與該距離上風(fēng)速分量成正比，而逆風(fēng)傳播與順風(fēng)傳播時(shí)間之和與該距離上空氣溫有關(guān)。通過電子線路測(cè)得時(shí)間差和時(shí)間之和就可求得風(fēng)速。在東西、南北、垂直方向上各放置兩對(duì)聲發(fā)射器和接收器，就可分別測(cè)量出3個(gè)方向上的風(fēng)速分量。聲波傳播速度與氣溫有關(guān)，測(cè)量結(jié)果需做溫度訂正。
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