1、原理簡介

    熱線風速儀
，發明於20世紀20年代。其基本原理是將一根細的金屬絲放在流體中，通電流加熱金屬絲，使其溫度高於流體的溫度

，因此將金屬絲稱為“熱線”。當(dang)流(liu)體(ti)沿(yan)垂(chui)直(zhi)方(fang)向(xiang)流(liu)過(guo)金(jin)屬(shu)絲(si)時(shi)，將(jiang)帶(dai)走(zou)金(jin)屬(shu)絲(si)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)熱(re)量(liang)，使(shi)金(jin)屬(shu)絲(si)溫(wen)度(du)下(xia)降(jiang)。根(gen)據(ju)強(qiang)迫(po)對(dui)流(liu)熱(re)交(jiao)換(huan)理(li)論(lun)
，可(ke)導(dao)出(chu)熱(re)線(xian)散(san)失(shi)的(de)熱(re)量(liang)Q與流體的速度v之間存在關係式(D3.4.4a)

上式稱為金（L.V.King,1914）公式
，R、I分別為熱線的電阻和流過的電流強度
，ΔT為熱線與流體的溫度差，A
、B為與流體和熱線有關的物理常數。考慮到熱線材料的電阻溫度特性
，（D3.4.4a）式可化為(D3.4.4b)

上式中U為熱線的輸出電壓，A’
，B’為與熱線的電阻溫度係數有關的物理常數
，由實驗確定。這樣通過測量熱線兩端的電壓，即可確定流速。

 

2
、探頭的結構

    標準的熱線探頭由兩根支架張緊一根短而細的金屬絲組成。金屬絲通常用鉑

、銠、鎢等熔點高、延展性好的金屬製成。常用的絲直徑為5μm
，長為2 mm；最小的探頭直徑僅1μm，長為0.2 mm。根據不同的用途，熱線探頭還做成雙絲

、三絲
、斜絲及V形、X形等。為了增加強度

，有時用金屬膜代替金屬絲，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須進行校準。靜態校準是在專門的標準風洞裏進行的，測量流速與輸出電壓之間的關係並畫成標準曲線；動dong態tai校xiao準zhun是shi在zai已yi知zhi的de脈mai動dong流liu場chang中zhong進jin行xing的de
，或huo在zai測ce速su儀yi加jia熱re電dian路lu中zhong加jia上shang一yi脈mai動dong電dian信xin號hao，校xiao驗yan熱re線xian風feng速su儀yi的de頻pin率lv響xiang應ying，若ruo頻pin率lv響xiang應ying不bu佳jia可ke用yong相xiang應ying的de補bu償chang線xian路lu加jia以yi改gai善shan。

 

     熱線風速儀的優點是

（1）體積小，對流場幹擾小；

（2）內部設有溫度補償，在一定溫度範圍內能夠保持高精度。

（3）適用範圍廣。不僅可用於氣體也可用於液體，在氣體的亞聲速
、跨聲速和超聲速流動中均可使用；除了測量平均速度外
，還可測量脈動值和湍流量；除了測量單方向運動外還可同時測量多個方向的速度分量。

（4）頻率響應高，可高達1 MH z。

（5）測量精度高
，重複性好。

熱線風速儀的缺點是探頭對流場環境有一定要求。比如，測試環境要較潔淨
，且測試探頭對環境溫度有一定要求。

 

     熱線風速儀的主要用途是

（1）測量平均流動的速度和方向。

（2）測量來流的脈動速度及其頻譜。

（3）測量湍流中的雷諾應力及兩點的速度相關性、時間相關性。

（4）測量壁麵切應力（通常是采用與壁麵平齊放置的熱膜探頭來進行的，原理與熱線測速相似）。

（5）測量流體溫度（事先測出探頭電阻隨流體溫度的變化曲線，然後根據測得的探頭電阻就可確定溫度。除此以外還開發出許多專業用途