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关于体积对风洞风速测量的影响
阅读:135次 更新时间:2023-03-07

超声波风速风向传感器对比分析摘要:

分别采用3种体积各异的超声波原理风速风向传感器进行对比分析体积对风洞风速的影响。

一、超声波风速风向传感器引言

风速计的计量检测过程中,除了实验室的温湿压环境条件影响外,很多干扰因素并没有引起计量工作者的重视,例如被测物体的体积差异也会造成检测结果的差异。本文重点讨论了被测物体体积对风洞中风速计检测结果的影响。

二、 超声波风速风向传感器环境条件

现在大多数计量机构用皮托管微压传感器作为风速传感器标准器,一般认为皮托管测量值在2m/s以上具有比较高的可信度,故我们选择使用定期送检准确度等级优于0.01的标准器。

对标准风速值的影响大多是实验室空气温度的变化,故我们在实验室温度变化不超过3℃进行检定。大气压力的变化对标准风速值的影响也较大,但是实验室中气压值相对较为稳定,一般实验室都能满足气压的变化量。空气湿度的变化对标准风速值的影响较小,一般实验室都能满足要求。

由于传感器加工工艺的差异,超声波风速风向传感器方向对测量结果会有一定影响,故应在同一个方向条件下检测对比。

三、体积对风速测量结果的影响

1、超声波风速风向传感器测试

根据风量守恒原理,风洞风速测量下限=2B/A,其中A和B分别为被检仪器和皮托管所在位置的风洞截面积。本文采用被检仪器和皮托处在相同截面积处,则测量下限为2m/s,A=B=0.5m*0.5m=0.25m2

风速计的原理众多,有热式和机械叶轮式以及超声波式的。其中超声波风速仪是利用超声波在空气中传播时间差来测量风速和风向的测量仪器。具有很多热式和机械式风速仪所不具有的特点,被认为是可替代机械式风速风向仪的理想仪器,具有方便集成、磨损小、使用寿命长、响应速度快等特点。

因此本文分别采用市面上较为稳定的富奥通科技(北京)公司生产的3种体积各异的超声波原理风速风向传感器进行对比分析:体积对风洞风速的影响。分别为FWS200(风速风向两参数)、FW500(风速风向温湿压五参数)、FWS600(风速风向温湿压雨量六参数)。




                                                                 

                                                                      三种设备纵切截面积,以及与风洞截面积之比如下表:



2.体积对风速的影响



1)变频器频率值相同时,A~D四种条件下测量标准器8个点风速,并记录如下表:A:无设备,B:FWS200,C:FWS500,D:FWS600



2)不同被测物时风洞皮托管风系数

根据上表数据以检测点值为横轴,以实测值为纵轴,分别对比B、C、D值得到三种被测物对风洞皮托管风速的影响


根据上图直线分别得到三种条件下皮托管风系数Kb=0.9928,Kc=0.9624,Kd=0.9219


3) 截面积比与皮托管风系数的关系

根据上图,以截面积比为横轴,以实测风系数为纵轴,得到风系数与截面积比的关系如下图:

四、超声波风速风向传感器结论

由于风阻作用物体在风洞中会对皮托管风速计结果会产生影响,物体长度、风洞截面积一定时,横截面越大,体积越大对皮托管风系数衰减程度越大,在一定范围内,随着体积的增加,衰减率递增。因此为了使风速计在计量时获得更高准确度需要通过算法和系数校准来排除体积风阻的干扰。


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