风速传感器的工作原理解析

更新时间：2021-04-02

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皮托管是测压管,由于其结构简单,使用方便,理论研究完善而得到广泛应用。皮托管根据流体流动引起的压差进行流速检测。

标准皮托管是一根弯成直角的金属细管,它由感测头、外管、内管、管柱与全压、静压引出导管等组成。在皮托管头部的顶端,迎着来流开有一个小孔,小孔平面与流体流动方向垂直。在皮托管头部靠下游的地方,环绕管壁的外侧又开了多个小孔,流体流动的方向与这些小孔的孔面相切。顶端的小孔与侧面的小孔分别与两条互不相通的管路相连。进入皮托管顶端小孔的气流压力(称为全压) ,除了流体本身的静压,还含有流体滞止后由动能转变来的那部分压力,而进入皮托管侧面小孔的气流压力仅仅是流体的静压,根据全压和静压即可求出动压,从而求出风速。用皮托管只能测量某一点处的流速,而流体在管道中流动时,同一截面上各点的流速各不相同。
在变风量末端装置中,由于管道截面较大,测量某一点的流速不能反映该截面的平均流速。实际上,人们采用一种变形的皮托管即均速管来测量流经末端装置的风速,对被测截面上各测点的动压取平均值,求取平均流速。
均速管也称为阿纽巴。一般用于圆形管道,用一根细的管子插入变风量装置的入口,将被测截面分成若干区域,在每个区域中心位置的细管上开小孔作为测点,迎着气流方向,这些孔就是全压测孔,同时,在另一根相同截面的细管的背流方向开一个或多个静压测压孔。变风量末端装置的皮托管式风速传感器本身不输出电信号,只能输出压差信号。用皮托管式风速传感器测出的压差与空气流速呈二次曲线关系,其数学表达式Δp = K ρ v2
式中

Δp ———皮托管式风速传感器的输出压差,Pa ;
K ———皮托管式风速传感器放大系数, K值最大为3 ,一般K ≤2 ;
v ———测点处气流的速度,m/ s ;
ρ———流体密度,kg/ m3 。

皮托管式风速传感器由铜管或不锈钢管制成[2 ] ,其外径越小对气流干扰越小,测量精度越高。
一般来说,全压测孔的总面积应小于测压管总面积的3 %。为了保证传感器具有足够的刚度,一般测压管的外径与管道内径之比在0. 04～0. 09 之间,测压管上全压测孔的直径应是测压管内径的0. 2～0. 3 倍,且应在0. 5～1. 5 mm 之间。皮托管式风速传感器应具有抗堵塞性、抗偏流性和抗破坏性的能力。

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