防爆风速传感器的工作原理

机械式风速传感器：

螺旋桨式：通过一组三叶或四叶螺旋桨绕水平轴旋转来测量风速，螺旋桨一般装在一个风标的前部，使其旋转平面始终正对风的来向，它的转速正比于风速。当风吹动螺旋桨时，螺旋桨转动，根据螺旋桨的转速来确定风速大小。

风杯式：感应部分由三个或四个圆锥形或半球形的空杯组成。空心杯壳固定在互成 120° 的三叉星形支架上或互成 90° 的十字形支架上，杯的凹面顺着一个方向排列，整个横臂架则固定在一根垂直的旋转轴上。当风从左方吹来时，风杯 1 与风向平行，风对风杯 1 的压力在最直于风杯轴方向上的分力近似为零。风杯 2 与 3 同风向成 60 度角相交，对风杯 2 而言，其凹面迎着风，承受的风压最大；风杯 3 其凸面迎风，风的绕流作用使其所受风压比风杯 2 小，由于风杯 2 与风杯 3 在垂直于风杯轴方向上的压力差，而使风杯开始顺时针方向旋转，风速越大，起始的压力差越大，产生的加速度越大，风杯转动越快。风杯开始转动后，由于杯 2 顺着风的方向转动，受风的压力相对减小，而杯 3 迎着风以同样的速度转动，所受风压相对增大，风压差不断减小，经过一段时间后（风速不变时），作用在三个风杯上的分压差为零时，风杯就变作匀速转动。这样根据风杯的转速（每秒钟转的圈数）就可以确定风速的大小。当风杯转动时，带动同轴的多齿截光盘或磁棒转动，通过电路得到与风杯转速成正比的脉冲信号，该脉冲信号由计数器计数，经换算后就能得出实际风速值。

热式风速传感器：以热丝（钨丝或铂丝）或是以热膜（铂或铬制成薄膜）为探头，裸露在被测空气，并将它接入惠斯顿电桥。当空气温度稳定不变时，热丝上的耗电功率等于热丝在空气中瞬时耗去的热量。热丝电阻随温度而变化，热线的电阻和热线温度在通常温度范围（0～300℃）之内，表现为线性关系。放热系数与气流速度有关，流速越大，对应的放热系数也越大，即散热快；流速小，则散热慢。热式风速传感器所测气流速度是电流与电阻的函数。将电流（或电阻）保持不变，所测气流速度仅与电阻（或电流）一一对应。热线式风速传感器有恒流与恒温两种设计电路。恒温式热线风速传感器较为常用。恒温法原理是测量过程中保持热丝温度恒定，使电桥平衡，此时热丝电阻保持不变，气流速度只是电流的单值函数，根据已知的气流速度与电流的关系可求得通过末端装置的气流速度；恒流式热线风速传感器在测量过程中保持流经热丝的电流值不变，当电流值不变时，气流速度仅仅与热丝电阻有关，根据已知的气流速度与热丝电阻的关系可求得通过风速传感器的气流速度。热线式风速传感器可测量脉动风速，恒流式风速传感器热惯性较大，恒温式风速传感器的热惯性相对较小，具有较高的速度响应，但测量精度均不很高，使用时要注意温度补偿。

皮托管风速传感器：由一个圆头的双层套管组成，外套管直径为 d，在圆头中心 o 处开一与内套管相连的总压孔，联接测压计的一头，孔的直径为 0.3～0.6d。在外套管侧表面距 o 约 3～8d 的 c 处沿周向均匀地开一排与外管壁垂直的静压孔，联接测压计另一头，将皮托管安放在欲测速度的定常气流中，使管轴与气流的方向一致，管子前缘对着来流。当气流接近 o 点处，其流速逐渐减低，流至 o 点滞止为零，所以 o 点测出的是总压 p。其次，由于管子很细，c 点距 o 点充分远，因此 c 点处的速度和压力已经基本上恢复到同来流速度 v 和压力 p 相等的数值，因而在 c 点测出的是静压。对于低速流动（流体可近似地认为是不可压缩的），由伯努利定理得确定流速的公式为：根据测压计测出的总压和静压差 p - p，以及流体的密度 ρ，可以按照公式求出气流的速度。

超声波风速传感器：利用超声波时差法来实现风速的测量。由于声音在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加。假如超声波的传播方向与风向相同，那么它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向若与风向相反，那么它的速度会变慢。所以，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应，通过计算即可得到jingque的风速和风向。由于声波在空气中传播时，它的速度受温度的影响很大，但风速传感器检测两个通道上的两个相反方向，因此温度对声波速度产生的影响可以忽略不计。该类型传感器具有重量轻、没有任何移动部件、坚固耐用的特点，而且不需维护和现场校准，能同时输出风速和风向，客户可根据需要选择风速单位、输出频率及输出格式，也可根据需要选择加热装置（在冰冷环境下推荐使用）或模拟输出，还可以与电脑、数据采集器或其它具有 RS485 或模拟输出相符合的采集设备连用，如需也可以多台组成一个网络进行使用。