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杯式風(fēng)速計(jì)（用在氣象站中）用于測(cè)量垂直于旋轉(zhuǎn)杯軸的平面中的速率。 如果杯式風(fēng)速計(jì)的安裝軸垂直于水平面，則僅測(cè)量平行于地面的風(fēng)速分量。 其它風(fēng)速計(jì)（如葉片式風(fēng)速計(jì)）用于測(cè)量與總速率矢量同方向的分量。 在使用風(fēng)速計(jì)前，應(yīng)確定其放置方式及其測(cè)量值所表示的總速率分量，這一點(diǎn)非常重要。

 

風(fēng)速計(jì)有時(shí)稱為氣流速度計(jì)，主要分為熱線式和葉片式兩種類型。 熱線式風(fēng)速計(jì)*適合極低速度（例如低于 2000 ft/min）下氣流的精確測(cè)量。 有些型號(hào)即使*高可測(cè)量 15,000 ft/min 的速率，但也仍可以確保低速時(shí)的精確測(cè)量。 葉片式風(fēng)速計(jì)通過(guò)旋轉(zhuǎn)的葉輪感測(cè)空氣流速， 是風(fēng)速測(cè)量的*佳選擇。 許多產(chǎn)品允許用戶選擇測(cè)量單位（如 ft/min、m/s、MPH、km/h 和 knots），可適應(yīng)各種應(yīng)用。 熱風(fēng)速計(jì)是額外具有空氣溫度測(cè)量功能的熱線式或葉片式風(fēng)速計(jì)。 濕溫度計(jì)風(fēng)速計(jì)兼具熱風(fēng)速計(jì)和濕度傳感器的功能，可以為客戶提供完整的環(huán)境信息。 數(shù)據(jù)記錄風(fēng)速計(jì)可存儲(chǔ)測(cè)量值，以供后期檢查。 某些產(chǎn)品可將記錄的空氣流速讀數(shù)下載到計(jì)算機(jī)，以供檢查、繪圖和進(jìn)一步分析。

風(fēng)速計(jì)的類型

葉片式風(fēng)速計(jì)

旋轉(zhuǎn)機(jī)械式風(fēng)速計(jì)可歸為葉片式或螺旋槳式風(fēng)速計(jì)類型。 在此類風(fēng)速計(jì)中，旋轉(zhuǎn)軸必須并行于風(fēng)向，因此通常呈水平方向。 在開(kāi)放的空間中，風(fēng)向經(jīng)常發(fā)生變化，因此旋轉(zhuǎn)軸必須隨之變化。 在空氣運(yùn)動(dòng)方向始終保持恒定的情況下（如礦山或建筑物的通風(fēng)井），采用風(fēng)向標(biāo)（又稱氣流計(jì)）可獲得*滿意的效果。 葉片式風(fēng)速計(jì)還具有溫度測(cè)量、濕度測(cè)量、露點(diǎn)測(cè)量、體積轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)記錄等附加功能。

熱風(fēng)速計(jì)熱風(fēng)速計(jì)使用極細(xì)的導(dǎo)線（約幾微米）或元件，加熱到高于周圍環(huán)境的特定溫度。 氣流經(jīng)過(guò)時(shí)會(huì)有冷卻效果。 由于大多數(shù)金屬的電阻取決于金屬的溫度（鎢是一種常用的熱線），因此可以得出導(dǎo)線與流速之間的關(guān)系。 

 

這種關(guān)系有多種實(shí)現(xiàn)方法，熱線式設(shè)備據(jù)此可進(jìn)一步分為 CCA（恒流風(fēng)速計(jì)）、CVA（恒壓風(fēng)速計(jì)）和 CTA（恒溫風(fēng)速計(jì)）三類。 因此，這些風(fēng)速計(jì)的電壓輸出是設(shè)備中某類電路為保持特定變量（電流、電源或溫度）恒定而產(chǎn)生的結(jié)果。 此外，還可使用 PWM（脈寬調(diào)制）風(fēng)速計(jì)。這種風(fēng)速計(jì)可發(fā)送重復(fù)電流脈沖，通過(guò)脈沖將導(dǎo)線的電阻提升到特定值，隨后切斷脈沖，直至電阻降至“下限”閾值時(shí)再次發(fā)送脈沖，*后通過(guò)重復(fù)脈沖的時(shí)長(zhǎng)推導(dǎo)出流速。

熱線風(fēng)速計(jì)雖然非常復(fù)雜，但相對(duì)于其它測(cè)量方法，具有的頻率響應(yīng)特性和空間分辨率。因此廣泛地用于對(duì)紊流或流速波動(dòng)迅速的任何氣流進(jìn)行詳細(xì)研究。 熱風(fēng)速計(jì)還具有溫度測(cè)量、數(shù)據(jù)記錄等附加功能。

帶有流速/溫度曲線繪制功能的熱風(fēng)速計(jì)

熱風(fēng)速計(jì)的曲線繪制系統(tǒng)采用*小的傳感器。 這些傳感器可用于測(cè)量流速和溫度。 通過(guò)多點(diǎn)數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，用戶可繪制應(yīng)用中氣流的特性曲線并針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化分析。 這些風(fēng)速計(jì)常用于風(fēng)洞中，旨在進(jìn)行電路板和散熱片分析。

杯式風(fēng)速計(jì)

杯式風(fēng)速計(jì)是一種簡(jiǎn)單的風(fēng)速計(jì)。 它由三到四個(gè)半球形轉(zhuǎn)杯組成，每個(gè)轉(zhuǎn)杯安裝在橫臂的一端，橫臂則安裝在縱軸上并且彼此之間成相同角度。 空氣沿任何水平方向流過(guò)轉(zhuǎn)杯時(shí)，各轉(zhuǎn)杯相應(yīng)以正比于風(fēng)速的速率轉(zhuǎn)動(dòng)。 因此，通過(guò)計(jì)算一定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)杯的轉(zhuǎn)數(shù)，即可得出各種速度范圍內(nèi)的平均風(fēng)速。 在安裝了四個(gè)轉(zhuǎn)杯的風(fēng)速計(jì)上，由于轉(zhuǎn)杯在橫臂端點(diǎn)上對(duì)稱放置，因此始終會(huì)有一個(gè)轉(zhuǎn)杯的杯口迎著風(fēng)，同時(shí)風(fēng)吹向與其正對(duì)的轉(zhuǎn)杯的杯底。

 

當(dāng) Robinson 設(shè)計(jì)出這種風(fēng)速計(jì)時(shí)，曾錯(cuò)誤地宣稱，無(wú)論轉(zhuǎn)杯有多大或者橫臂有多長(zhǎng)，轉(zhuǎn)杯的轉(zhuǎn)速始終等于風(fēng)速的三分之一。 雖然早期的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)似乎確認(rèn)了這一點(diǎn)，但這離真相還很遙遠(yuǎn)。 后來(lái)發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速與轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速之間的實(shí)際關(guān)系（稱為風(fēng)速計(jì)因子）取決于轉(zhuǎn)杯和橫臂的大小，其值可能介于二和三點(diǎn)幾之間。 涉及風(fēng)速計(jì)的每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都不得不重做。

 

加拿大人 John Patterson 于 1926 年開(kāi)發(fā)出三杯式風(fēng)速計(jì)，隨后美國(guó)的 Brevoort 和 Joiner 于 1935 年對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的杯輪設(shè)計(jì)呈線型，*高轉(zhuǎn)速可達(dá) 60 mph，且誤差小于 3%。 Patterson 發(fā)現(xiàn)，每個(gè)轉(zhuǎn)杯與風(fēng)向成 45 度角時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩*大。 三杯式風(fēng)速計(jì)相較于四杯式風(fēng)速計(jì)具有更加穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩，并且對(duì)陣風(fēng)的響應(yīng)速度更快。

 

澳大利亞人 Derek Weston 于 1991 年對(duì)三杯式風(fēng)速計(jì)做出了進(jìn)一步的改進(jìn)，改進(jìn)后的風(fēng)速計(jì)可同時(shí)測(cè)量風(fēng)向和風(fēng)速。 Weston 在轉(zhuǎn)杯上附帶了一個(gè)標(biāo)簽，這種標(biāo)簽會(huì)隨風(fēng)或逆風(fēng)交替移動(dòng)，從而提高或降低杯輪的轉(zhuǎn)速。 通過(guò)杯輪轉(zhuǎn)速的這些周期性變化即可算出風(fēng)向，而風(fēng)速依然取決于杯輪轉(zhuǎn)速的平均值。

 

三杯式風(fēng)速計(jì)目前是風(fēng)力行業(yè)進(jìn)行風(fēng)資源評(píng)估分析的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速計(jì)。 NRG 系統(tǒng) #40C 是此用途中*常用的杯式風(fēng)速計(jì)。 由于歷史原因，風(fēng)速計(jì)的大小以 crow 表示。