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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(chǔ)很重要。

空氣速度是指相對于經(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)傳感器測量靜壓力或推向管道系統(tǒng)的壓力，另一個(gè)傳感器測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。

基于溫度的儀器測量風(fēng)速的優(yōu)勢

在Dwyer的研究和開發(fā)過程中，我們發(fā)現(xiàn)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(jì)）更具成本效益。

我們發(fā)現(xiàn)，在使用基于溫度的測量時(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(yīng)管道，其通常為0.016至0.140英寸水柱。考慮到商業(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量速度。但是如上所述，壓力測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)行兩次測量，因?yàn)橥ǔ？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。