热线风速表rexian fengsubiaohotwire anemometer

利用被加热的金属线受风影响而产生热量损失的特性来测定风速的仪器。又叫热线微风仪。主要用以测量低风速。
原理 设被加热金属线的电阻为R, 通过它的电流为i, 则金属线的发热量为i²R。由于有密度为ρ、温度为Q、风速为v的稳定气流通过它， 使它损失了部分热量， 它与环境气流达到热平衡时的温度为T，则在气流的各参数不变的条件下， 温差(T-Q)是个恒定值。在加热线的直径很小， 并远小于长度时， 可用下式表示：

式中 A和B是常数， 可由实验求得。从式(1)看出，如固定加热电流i, i²R是常数， 即可得到v与温差(T-Q)之间的关系。测出温差， 就能确定风速。如固定温差（即固定电阻法）, 可得到加热电流和风速之间的关系， 调整加热电流使风速表的温差保持不变，即可用加热电流的改变来确定风速。ρ对风速有影响，应进行订正。
固定电阻法 固定加热电阻， 用加热电流的改变来确定风速(见图1)。图中RT、R2、R3、R4是平衡电桥的四个臂，R2、R3、R4是温度系数很小的锰铜电阻， RT是测风用加热电阻， 常用镍丝、铂丝制作。R₃＝R₄，当把RT加热到温度T时，则RT=R₂, 电桥平衡。受风的影响RT的阻值因温度降低而减小，RT2, 电桥失去平衡， a、b两点出现电位差， 必须减小R以增大电流，才能使电桥重新达到平衡。风速越大，电流也越大， 故可用电流表A指示风速。在这里T是定值， 而风速与(T-Q)有关， Q的改变会引起风速误差。解决途径有二， 一是加大T, T》Q, 可忽略Q的影响， T可高到1000℃左右，一般可使误差减至1%以下。但是如果风速突然减小，温度将超过1000℃，易烧坏风速表；二是用温度补偿，既可降低T，还可减小热对流的影响，但不易完全消除，如太阳辐射的影响就很难完全消除。

图 1 直热式热线风速表（不平衡电桥）原理示意图

固定电流法 固定加热电流，根据RT的变化情况决定风速大小。一般用不平衡电桥原理工作。线路同图1,G不作为平衡指示器而是用来指示风速。工作时保持电流不变， 由于风速影响，RT因温度降低而减小，电桥失去平衡， G中电流大小即可指示风速。这种方法同样存在气温变化和太阳辐射影响所形成的误差。可以用图2的线路较好地解决这个问题。图2中1、2、3、4是四根特性完全相同的铂丝，r₁、r2、r3的电阻，γ1=γ2=2γ3。E2主要用作铂丝1、2加热的电源，铂丝1和2用于测风，3和4主要用来补偿气温的变化。工作时1、2、3、4全暴露在空气中。当v=0时， 电桥处于平衡状态，不论外界气温如何变化，都不能改变，对气温起到了补偿作用。风速改变后， G不会受太阳辐射和气温变化的影响。

图2 直热式热线风速表(平衡是三只稳定性很好 电桥)原理示意图

分类 按照其加热形式分，测风元件兼作加热器的，属于直热式(图1、图2)，两者分开的属旁热式(如图3)。按测风元件的性质和形状可分为以下几种：

图3 旁热式热线风速表原理示意图

热电偶风速表图3中，1是加热丝，测风用热电偶的热端2焊接在丝的中心附近，热电偶的冷端3暴露在空气中，与热端保持一定距离。G指示热电偶的温差电流，A指示加热电流。当风速变化时，加热线的温度发生变化，使温差电流也发生相应改变，G即指示出风速的变化。丝细惯性小，适于测定乱流等微气流变化。
热球式风速表 将热电偶的测风加热线和热端合在一起，呈球状。它们的引出线分别焊在底座的四根金属细柱上，再由底座用软线引到显示器上。球的体积较大，不符合(1)式条件，故不能用(1)式计算。在实际工作中可用标准设备按实际风速与温差电流的关系进行定标。它用于测微风和小气候观测。
（普通）热线风速表 见风的测量仪器。
半导体风速表 用两个热敏电阻，一个作测风的元件，另一个作温度补偿。两个热敏电阻同时暴露在空间。它们的几何形状、惯性都相同，以便消除太阳辐射和风的阵性等因素所造成的误差。工作时只加热测风用热敏电阻。通过补偿用热敏电阻抵消气温变化带来的影响。由于热敏电阻精度不够高和它随温度变化的非线性等，使用不普遍。