เครื่องวัดความเร็วลมสามแบบที่ใช้กันทั่วไปและวิธีแก้ปัญหา
1. เครื่องวัดความเร็วลมความร้อน
เครื่องมือวัดความเร็วที่แปลงสัญญาณความเร็วการไหลเป็นสัญญาณไฟฟ้า และยังสามารถวัดอุณหภูมิหรือความหนาแน่นของของเหลวได้อีกด้วย หลักการคือการวางลวดโลหะบางๆ (เรียกว่าลวดร้อน) ที่ถูกให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าตามกระแสลม การกระจายความร้อนของลวดร้อนในกระแสลมสัมพันธ์กับอัตราการไหล และการกระจายความร้อนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของลวดร้อนและการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน สัญญาณอัตราการไหลจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า มีสองโหมดการทำงาน: 1 กระแสคงที่ กระแสที่ไหลผ่านลวดร้อนจะคงที่ และเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ความต้านทานของลวดร้อนจะเปลี่ยนไป ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าที่ปลายทั้งสองข้างเปลี่ยนแปลง จึงวัดอัตราการไหลได้ ② ประเภทอุณหภูมิคงที่ อุณหภูมิของสายด่วนคงที่ เช่น 150 องศา และสามารถวัดอัตราการไหลตามกระแสไฟที่ต้องการ ประเภทอุณหภูมิคงที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากกว่าประเภทกระแสคงที่
โดยทั่วไปความยาวของลวดร้อนจะอยู่ในช่วง 0.5-2 มิลลิเมตร และมีเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ในช่วง 1-10 ไมโครเมตร วัสดุที่ใช้คือแพลตตินัม ทังสเตน หรือโลหะผสมแพลตตินัมโรเดียม หากใช้ฟิล์มโลหะที่บางมาก (หนาน้อยกว่า 0.1 ไมครอน) แทนลวดโลหะ จะเรียกว่าเครื่องวัดความเร็วลมแบบฟิล์มร้อน ซึ่งทำหน้าที่คล้ายกับลวดร้อน แต่ส่วนใหญ่จะใช้ในการวัดความเร็วการไหลของของเหลว นอกเหนือจากประเภทสายเดี่ยวธรรมดาแล้ว สายด่วนยังสามารถเป็นการผสมผสานระหว่างสายคู่หรือสายสามเส้นที่ใช้ในการวัดส่วนประกอบความเร็วในทิศทางต่างๆ หลังจากการขยายสัญญาณ การชดเชย และการแปลงสัญญาณไฟฟ้าจากสายด่วนแล้ว สามารถป้อนสัญญาณไฟฟ้าจากสายด่วนลงในคอมพิวเตอร์เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการวัด ทำกระบวนการหลังการประมวลผลข้อมูลให้เสร็จสิ้นโดยอัตโนมัติ ขยายฟังก์ชันการวัดความเร็ว และวัดค่าทันทีและค่าเฉลี่ย ความเร็วรวมและความเร็วบางส่วน ความเข้มของความปั่นป่วน และพารามิเตอร์ความปั่นป่วนอื่นๆ ไปพร้อมๆ กัน เมื่อเปรียบเทียบกับท่อพิโทต์ เครื่องวัดความเร็วลมแบบลวดร้อนมีปริมาตรโพรบน้อยกว่าและรบกวนสนามการไหลน้อยกว่า การตอบสนองที่รวดเร็ว สามารถวัดความเร็วการไหลที่ไม่คงที่ได้ มีข้อดีคือสามารถวัดความเร็วต่ำมากได้ (เช่น ต่ำสุด 0.3 เมตรต่อวินาที)
เมื่อใช้หัววัดที่ไวต่อความร้อนในสภาพอากาศปั่นป่วน การไหลเวียนของอากาศจากทุกทิศทางจะส่งผลกระทบต่อองค์ประกอบความร้อนพร้อมกัน ซึ่งอาจส่งผลต่อความแม่นยำของผลการวัด เมื่อทำการวัดความปั่นป่วน การอ่านค่าของเซ็นเซอร์วัดความเร็วลมความร้อนมักจะสูงกว่าค่าของโพรบแบบหมุน ปรากฏการณ์ข้างต้นสามารถสังเกตได้ในระหว่างการตรวจวัดท่อ ตามการออกแบบที่แตกต่างกันสำหรับการจัดการการไหลเชี่ยวในท่อ มันอาจจะเกิดขึ้นที่ความเร็วต่ำด้วยซ้ำ ดังนั้นกระบวนการวัดความเร็วลมจึงควรดำเนินการในส่วนตรงของท่อ จุดเริ่มต้นของส่วนตรงควรอยู่ห่างจากจุดวัดอย่างน้อย 10 × D (D=เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ เป็น CM) จุดสิ้นสุดควรอยู่ห่างจากจุดตรวจวัดอย่างน้อย 4 × D ส่วนตัดขวางของไหล-ต้องไม่มีสิ่งกีดขวางใดๆ (ขอบ ส่วนยื่น วัตถุ ฯลฯ)
2. เครื่องวัดความเร็วลมใบพัด
หลักการทำงานของหัววัดใบพัดของเครื่องวัดความเร็วลมนั้นขึ้นอยู่กับการแปลงการหมุนเป็นสัญญาณไฟฟ้า ขั้นแรก มันจะผ่านหัวเซนเซอร์จับความใกล้เคียงเพื่อ "นับ" การหมุนของใบพัดและสร้างอนุกรมพัลส์ จากนั้นจะถูกแปลงและประมวลผลโดยเครื่องตรวจจับเพื่อให้ได้ค่าความเร็ว หัววัดเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่- (60 มม., 100 มม.) ของเครื่องวัดความเร็วลมเหมาะสำหรับการวัดการไหลเชี่ยวด้วยความเร็วปานกลางถึงต่ำ (เช่น ที่ทางออกของท่อ) โพรบ-เส้นผ่านศูนย์กลางเล็กของเครื่องวัดความเร็วลมเหมาะสำหรับการวัดการไหลของอากาศในท่อที่มีพื้นที่หน้าตัด-มากกว่า 100 เท่าของโพรบ
3. เครื่องวัดความเร็วลมแบบท่อ Pitot
ประดิษฐ์โดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส H. Pito ในศตวรรษที่ 18 ท่อพิโทต์แบบธรรมดามีท่อโลหะบางที่มีรูเล็กๆ ที่ปลายเป็นท่อนำแรงดัน ซึ่งจะวัดความดันรวมของของไหลในทิศทางของลำแสงไหล ท่อแรงดันอีกท่อจะถูกนำออกจากผนังท่อหลักใกล้กับด้านหน้าของท่อโลหะบางเพื่อวัดความดันคงที่ เกจวัดความแตกต่างเชื่อมต่อกับท่อแรงดันสองท่อ และความดันที่วัดได้คือแรงดันแบบไดนามิก ตามทฤษฎีบทของเบอร์นูลลี ความดันแบบไดนามิกเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของความเร็วการไหล ดังนั้นจึงสามารถวัดความเร็วการไหลของของไหลได้โดยใช้ท่อพิโตต์ หลังจากการปรับปรุงโครงสร้างแล้ว มันจะกลายเป็นท่อพิโทต์แบบรวม ซึ่งก็คือท่อแรงดันสถิตพิโทต์ เป็นท่อสองชั้นงอเป็นมุมฉาก ปลอกด้านนอกและปลอกด้านในมีการปิดผนึก และมีรูเล็กๆ หลายรูรอบๆ ปลอกด้านนอก เมื่อทำการวัด ให้สอดปลอกนี้เข้าตรงกลางของท่อที่วัด ปากของปลอกด้านในหันหน้าไปทางทิศทางของลำแสงไหล และช่องเปิดของรูเล็ก ๆ รอบ ๆ ปลอกด้านนอกจะตั้งฉากกับทิศทางของลำแสงไหล ณ จุดนี้ สามารถวัดความแตกต่างของความดันระหว่างท่อด้านในและด้านนอกเพื่อคำนวณความเร็วการไหลของของไหล ณ จุดนั้น ท่อ Pitot มักใช้เพื่อวัดความเร็วของของเหลวในท่อและอุโมงค์ลม รวมถึงในแม่น้ำ หากวัดความเร็วการไหลของแต่ละส่วนตามข้อบังคับ ก็สามารถนำมาบูรณาการเพื่อวัดอัตราการไหลของของไหลในท่อได้ แต่เมื่อของเหลวมีอนุภาคจำนวนเล็กน้อย อาจอุดตันรูวัดได้ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับการวัดอัตราการไหลของของเหลวที่ไม่ใช่อนุภาคเท่านั้น ดังนั้น ท่อพิโทต์จึงสามารถใช้เพื่อวัดความเร็วลมและอัตราการไหล ซึ่งเป็นหลักการของเครื่องวัดความเร็วลมแบบท่อพิโทต์
