热线测速
流场测量综述.
柱面系统 薄光屏
碘池 频移测量
二·4· 粒子图像测速技术
（1）原理
二·4· 粒子图像测速技术
（2）三维粒子成像
1. 3D一SCPIV (3Dnimensional single Camera Particle Image Velocimetry)
散焦现象:
将模糊效果量化就可以得到被测粒子的沿光轴方向的深度信息
两个相机和两光轴
二·4· 粒子图像测速技术
（2）三维粒子成像
3.数字全息粒子图像测速DHPIV (Digital Holography Particle Image Velocimetry)
瞬时空间场全息干涉条纹
同轴式
二·4· 粒子图像测速技术
（2）三维粒子成像
3.数字全息粒子图像测速DHPIV
同轴式
技术难点： 定位精度与空间分辨率 信噪比问题 数字全息图像的快速重建 再现的数理方法等问题.
其他相关技术
Micro一PIV系统在微尺度流场的测量如TSI公司开发的， m 能够对直径10 管道内流体速度场进行测量。 以相关性原理为基础 1.有激光双焦测速仪(LZFA) 2.激光相关测速技术 (LCV) 激光干涉成像颗粒测量技术(IPI) 激光诱导荧光技术（LIF） 颗粒计数测粒测速技术（PCSV） 消光法测粒技术(Light Extinction)
二· 流场测量的主要方法
1.皮/毕托管测速
二· 流场测量的主要方法
2热线/热膜测速
I R A(TwTf ) (a bv )(Tw Tf )
2 n
二·3激光多普勒（LDV）相关技术测声波多普勒测速（ADV）原理
毕托管的标定
实验指导书 实验1-7 毕托管的标定一、 实验原理在理想不可压流体中，毕托管测速的理论公式为：202U P P ρ-=此式表明：知道了流场中的总压（0P ）和静压（P ），其压差即为动压；由动压，可算出流体速度。
02()P P U ρ-=毕托管的头部通常为半球形或半椭球形。
直径应选用0.035d D ≤（D 为被测流体管道的内径总压孔开在头部的顶端），孔径为0.3d 。
静压孔开在距顶端（3～5）d 处，距支柄（8～10）d 的地方，一般为8个均匀分布的0.1d Φ小孔（NPL 为7孔）。
总压与静压分别由两个细管引出，再用胶皮管连接到微压计上，即可测出动压，从而可计算出流速。
图1毕托管测速原理图若要测量流场中某一点的速度，需将毕托管的顶端置于该点，并使总压孔正对来流方向，通过微压计就能得到该点的动压。
在来流是空气的情况下，有202U P P h ργ=-=，（ρ是空气的密度，γ是微压计中工作液体的重度，h 是微压计的读数）。
但是由于粘性及毕托管加工等原因，202U P P ρ-=不是正好满足的，需要进行修正。
根据1973年英国标准BS-1042：Part2A1973的定义：2012P P C U ρ-=C －毕托管系数。
所谓毕托管标定，就是要把C 的数值通过实验确定下来。
标定毕托管一般是在风洞中进行的，要求：（1）风洞实验段气流均匀，湍流度小于0.3％；（2）毕托管的堵塞面积小于实验段截面积的1/200；（3）毕托管插入深度h>2nd(n=8,d 为毕托管直径)；（4）安装偏斜角小于2º；（5）以d 为特征长度的雷诺数必须大于250；（6）最大风速不能超过2000S d μρ（μ是空气动力粘度，S d 为静压孔直径）。
这几点如能得到满足，C 就决定于毕托管的结构，此时0C C =称为毕托管的基本系数。
流体力学实验室从英国进口了一支经过标定的NPL 毕托管，C=0.998。
毕托管进行标定时，将待标定的毕托管 与NPL 标准管安装在风洞实验段的适当位置上（总的原则是让两支管处于同一均匀气流区）因为是均匀流，则有22C U P h ργ=∆=标准标准标准 22C U P h ργ=∆=待标待标待标上面两式中，ρ、U 、γ均是同一的。
热能与动力工程测试技术(附答案)
1.测量方法：直接测量：凡是被测量的数值可以从测量仪器上读出，常用方法１．直读法２．差值法3.替代法4.零值法间接测量：被测量的数值不能直接通过测量仪器上读出，而直接测量与被测量有一定函数关系的量，通过运算被测量的测值。
组合测量：测量中各个未知量以不同的组合形式出现，根据直接测量与间接测量所得的数据，通过方程求解未知量的数值2.测量仪器：可分为范型仪器和实用仪器一、感受件：它直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号。
应满足条件：1.必须随测量值的变化发生相应的内部变化 2.只能随被测参数的变化发出信号 3.感受件发出的信号与被测参数之间必须是单值的函数关系二、中间件：起传递作用，将传感器的输出信号传给效用件常用的中间件：导线，导管三、效用件：把被测信号显示出来。
分为模拟显示和数字显示3.测量仪器的主要性能指标：一、精确度：测量结果与真值一致的程度，系统误差与随机误差的综合反映二、恒定度：仪量多次重复测量时，其指示值的稳定程度三、灵敏度：认仪器指针的线位移或角位移与引起变化值之间的比例四、灵敏度阻滞：在数字测量中常用分辨率表示五、指示滞后时间：从被测参数发生变化到仪器指示出现该变化值所需时间4.传递函数是用输出量与输入量之比表示信号间的传递关系。
H（s）（s）（s）作用：传递函数描述系统的动态性能，不说明系统的物理结构，只要动态特性相似，系统可以有相似的传递函数串联环节：H（s）1（s）H2（s）并联环节H（s）1(s)2（s）反馈环节H（s）(s)/1(s)(s)5.测量系统的动态响应：通常采用阶跃信号和正弦信号作为输入量来研究系统对典型信号的响应，以了解测量系统的动态特性，依次评价测量系统测量系统的阶跃响应：一阶测量系统的阶跃响应二阶测量系统的阶跃响应测量系统的频率响应：一阶测量系统的频率响应二阶测量系统的频率响应7.误差的来源：每一参数都是测试人员使用一定的仪器，在一定的环境下按一定的测量方法和程序进行的，由于受到人们的观察能力，测量仪器，方法，环境条件等因素的影响，所得到的测量值只能是接近于真值的近似值，测量值与真值之差称为误差。
第三章冶金模拟实验ppt3冶金模拟实验
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15、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more。2021年9月上午11时45分21.9.2711:45September 27, 2021
光是一种电磁波，具有一定的频率，光学现象也有类似的 多普勒效应。当具有单一频率的光源和接受者处于相对运动 状态时，接受到的频率是变化的，频率的变化与相对速度有 关：
fD = uY/d fD-多普勒频移；uY-物体的运动速度； d-干涉条纹的间隔 所以，测出多普勒频移fD，就可由fD得出物体的运动速度uY。
图 3-8是 连续反应 器内不
同流动类型的C曲线，图中
活塞流２表示所有流体微元
不相混；全混流１表示所有
流体微元完全混合，即出口
成份与反应器内成份相同；
非全混流表示流体微元部分 混合。
图3-8. 停留时间分布C曲线图 1-完全混合流; 2-活塞流; 3-非完全混合流
图 3-9 是 由 上 述 实 验 得 到 的底吹连续提铌炉水模型中 流体的停留时间分布C 曲线， 它表明这种类型的炉子内的
图3-1是测定顶底复吹转炉水模型内混匀时间的装置。
图3-2是测出的钢包内吹气量与混匀时间的关系。
图3-1. 顶底复吹转炉水模型
图3-2吹入气体的流量与混匀时间的关系
3.1.2.2、气－液反应模拟
使用NaOH-CO2系模型实验可以模拟气－液反应 过程的传质现象。例如对钢液吸气速度的模拟研究和 复吹转炉过程的传质模拟研究等都可以采用NaOHCO2体系实验。
3.1.2.1 熔池混匀时间的测定
冶金容器中的混匀时间具有重要的实际意义。这里介绍水模型中测定混匀 时间的方法。 （1）电导法: 电导法测定混匀时间是将KCl（质量浓度200g/L）溶液瞬时注 入水模型容器内（容器用有机玻璃制做）的水中，然后连续测量水中的 电导率变化，直至电导率稳定时为完全混匀时间。
流体力学实验装置的流速测量技术
流体力学实验装置的流速测量技术在流体力学实验中，流速的测量是非常重要的，因为流速的准确测量可以帮助研究人员更准确地分析流体力学特性，进而达到预期的实验效果。
在本文中，将介绍一些常用的流速测量技术及其在流体力学实验装置中的应用。
1. 热线法热线法是一种常用的流速测量技术，通过在流体中放置一个细小的热线传感器，利用传感器的电阻随温度变化的特性来测量流速。
当流体通过热线传感器时，传感器的温度会随流体速度的变化而变化，通过测量温度的变化，可以计算出流速的大小。
在流体力学实验中，热线法通常应用于小流速范围的流速测量，例如气体中的气流速度。
由于热线传感器体积小、响应速度快，并且对流体的干扰小，因此在一些需要高精度的实验中特别受到欢迎。
2. 风琴管法风琴管法是另一种常用的流速测量技术，通过测量流体通过风琴管时产生的声音频率变化来确定流速大小。
当流体通过风琴管时，由于流体速度的变化，管道内部会产生压力波动，这些压力波动会通过风琴管的共振产生声音，其频率与流速成正比。
在流体力学实验中，风琴管法通常应用于液体的流速测量，例如在水力学方面的实验中。
通过风琴管法可以实现对流速的快速测量，特别适用于需要实时监测流速变化的实验。
3. 激光多普勒测速仪激光多普勒测速仪是一种高精度的流速测量技术，通过激光的多普勒效应来实现对流体速度的测量。
激光多普勒测速仪利用激光束对流体中的颗粒进行照射，通过测量颗粒的散射光频率变化来确定流体的速度大小。
在流体力学实验中，激光多普勒测速仪被广泛应用于粒子流体的速度测量，例如在颗粒流动力学实验中。
由于激光多普勒测速仪具有非接触、高精度、高灵敏度等优点，因此在需要对小颗粒流体进行测量的实验中得到了广泛应用。
总的来说，流速的准确测量对于流体力学实验具有重要意义，不同的流速测量技术可以根据实验的需求选择合适的方法。
通过不断地改进流速测量技术，将能更准确地了解流体力学特性，为科学研究和工程应用提供更多有益的信息。
苏州电信宽带测速说明
蘇州電信寬帶測速說明
一、設置網絡適配器的網卡地址，格式如下：
手動配置IP地址：192.168.3.X
子網掩碼：255.255.255.0
默認網關：192.168.3.1
首選DNS服務器：61.177.7.1
二、打開瀏覽器，在瀏覽器的地址欄，輸入IP地址為202.102.14.137進入蘇州電信寬帶測速網站。
三、選擇測速項目分兩項，首先是下載測速，單擊下載測試：win98.zip壓縮包進行測速（注意應使用系
統自帶的下載工具，不要使用第三方提供的下載工具），如下圖所示：
當前的速度為4.96mB/S:注意：例如64KB/秒，此处的B即是Byte,1Byte=8bit,即1KB=8Kb,64kB/秒≈512Kbit/秒最后是WEB測速：單擊WEB測速圖標，進入江苏电信宽带在线测速系统，單擊頁面左的“在線測試”，在右側會出現測試選項，有簡單測速、省內測速、和自定義網站測速，如選擇簡單測速，單擊開始測速，結果如下圖所示：
蘇州電信寬帶測速结束！2007-02-27。
5流速测量解析
2018/10/13
u/umax～Remax(Re)关系图
2018/10/13
使用皮托管的注意事项
（1）测速管所测的速度是管路内某一点的线速度，它可以用于测定流道截面的速 度分布。 （2）一般使用测速管测定管中心的速度，然后可根据截面上速度分布规律换算平 均速度。 （3）测速管应放置于流体均匀流段，且其管口截面严格垂直于流动方向，一般测 量点的上，下游最好均有50倍直径长的直管距离，至少应有8~12倍直径长的直管 段。
P 内管＝gh 内管＝P
u 2
2
h外管
p
g
P外管＝gh外管＝P
u 2
2
故内外管之压强差为： P P 内管－P 外管＝ 则测速管管口处的局部速度为：
u
2018/10/13
2p
——测速管测定管内流体的点速度的基本公式
若U形压差计，所测流体的密度为ρ，U型管压差计内充有密度为ρ0 的指示液，读 数为R。
2018/10/13
2018/10/13
2018/10/13
热线风速仪的工作原理
(1)等温式工作原理：用恒定电流对热丝加热时，由于流体对热线有冷却作 用，而流体冷却能力随流速的 增大而加强，因此，可根据热线温度的高低( 即热丝电阻值的大小)来测量流体的速度，这便 是 等电流法测量流体流速 的原理。 如果保持热线的温度一定(即电阻一定)，则可建立热线电流和流体速度的 关系，这也就是等 温法的原理。 工作原理： 热线探针置于流体中，当流速发生 变化时热线温度将随之升高 或降低，从而引起热线电阻变化，电桥失去平衡。电桥输出电压 经直流差 动放大器放大后反馈至电桥输入端，改变流过热线 探针的电 流使之减小或 增大，使热线温度恢复原状。从而建立了电桥输出电压与流速之间的关系 。
第2章 热线法测量原理
第2章 热线法测量原理2.1 热线法测量原理热线法基于常物性、均质、具有相同初始温度的无限大介质，在受到恒定线热源作用时，根据非稳态导热过程测量材料热导率和热扩散率的热物性测量方法。
现热线法已经被广泛应用于各种低热导率、颗粒状材料和多孔材料的热物性测量，成为我国测量非金属材料标准之一（GB/T 10297-1998)。
2.1.1 热线法基本假设热线法理想模型的基本假设[25,26]：（1）热线无限长；（2）热线自身的热容量为零；（3）热线的半径无限小具有零截面积；（4）被测试样的热物性与时间、温度和温度梯度无关为常数；（5）被测试样无限大，均匀连续，各向同性；（6）热线与被测试样完全接触，热传递只有热传导。
2.1.1 热线法数学模型瞬态热线法测量原理是基于无限大非稳态导热模型，假设模型已经满足上面的基本假设，被测试样均匀初始温度为T 0，热导率为λ，热扩散率为a ,密度为ρ，比热容为c 。
加热热线放在被测试样的几何中心并与z 轴重合，其长度为l ，恒定线功率为q l (W·m -1)。
在时间t=0 s 时，打开开关加热热线开始通电升温，忽略热量想热线轴向的传播，并令0T T θ-=，则可以建立一维瞬态导热微分方程：∞<<>∂θ∂+∂θ∂=∂θ∂r 0,0t )rr r (a t 22 （2-1）边界条件和初始条件： ∞==θ==∂θ∂πλ-===θr ,0)t ,r (r r ,const r r 2q 0t ,0)t ,r (00l （2-2）式中r 为柱坐标中的坐标值，r 0为加热热线的径向坐标值。
对时间t 进行拉普拉斯变换进行求解，解的温升为：)at4r (E 4q )t ,r (21l πλ=θ （2-3） 式中)x (E 1为积分指数函数：∑⎰∞=---γ-==1k kk 0x y 1k !k x )1()x ln(dy y e )x (E （2-4） 式中γ=0.5772157…，是欧拉常数。
热线测速原理
热线测速原理
热线测速是一种常见的测量物体速度的方法，其原理基于热线传感器的热电效应。
当物体运动时，它会产生气流或液流，导致周围温度发生变化。
利用热线传感器可以检测到这种温度变化，从而计算出物体的速度。
具体来说，热线传感器由一根细丝和两个电极组成。
细丝通常由铂、钨等高熔点金属制成，其直径通常在10微米左右。
当通过细丝时加上电流时，细丝会被加热，并产生一定的电阻。
此时，如果周围环境温度发生变化，则会影响细丝的电阻值。
在使用热线测速仪进行测量时，需要将传感器放置在待测物体运动方向上，并将加热电流通过细丝，使其加热到一定温度。
当待测物体通过传感器时，它会带动周围气流或液流移动，并导致周围环境温度发生变化。
这种温度变化会影响到细丝的电阻值，并使其产生一个微小的信号。
这个信号可以被放大并转换成数字信号，然后通过计算机进行处理，从而得到待测物体的速度。
具体的计算方法包括通过测量细丝电阻值的变化来确定温度变化，进而计算出待测物体通过传感器时所产生的时间差。
根据时间差和传感器到待测物体的距离，可以计算出物体的
速度。
总之，热线测速原理基于热线传感器的热电效应，利用待测物体运动时所产生的气流或液流导致周围温度变化来检测物体速度。
该方法具有精度高、响应速度快等优点，在工业生产和科学实验中得到了广泛应用。
三种风速测量仪介绍及其工作原理
三种风速测量仪介绍及其工作原理1、热式风速仪将流速信号转变为电信号的一种测速仪器，也可测量流体温度或密度。
其原理是，将一根通电加热的细金属丝（称热线）置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致热线温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号。
它有两种工作模式：①恒流式。
通过热线的电流保持不变，温度变化时，热线电阻改变，因而两端电压变化，由此测量流速。
①恒温式。
热线的温度保持不变，如保持150①，根据所需施加的电流可度量流速。
恒温式比恒流式应用更广泛。
热线长度一般在0.5～2毫米范围，直径在1～10微米范围，材料为铂、钨或铂铑合金等。
若以一片很薄(厚度小于0.1微米)的金属膜代替金属丝，即为热膜风速仪，功能与热丝相似，但多用于测量液体流速。
热线除普通的单线式外，还可以是组合的双线式或三线式，用以测量各个方向的速度分量。
从热线输出的电信号，经放大、补偿和数字化后输入计算机，可提高测量精度，自动完成数据后处理过程，扩大测速功能，如同时完成瞬时值和时均值、合速度和分速度、湍流度和其他湍流参数的测量。
热线风速仪[1]与皮托管相比，具有探头体积小，对流场干扰小；响应快，能测量非定常流速；能测量很低速（如低达0.3米／秒)等优点。
当在湍流中使用热敏式探头时，来自各个方向的气流同时冲击热元件，从而会影响到测量结果的准确性。
在湍流中测量时，热敏式风速仪流速传感器的示值往往高于转轮式探头。
以上现象可以在管道测量过程中观察到。
根据管理管道紊流的不同设计，甚至在低速时也会出现。
因此，风速仪测量过程应在管道的直线部分进行。
直线部分的起点应至少在测量点前10×D（D=管道直径，单位为CM）外；终点至少在测量点后4×D处。
流体截面不得有任何遮挡（棱角，重悬，物等）。
2、叶轮风速仪风速计的叶轮式探头的工作原理是基于把转动转换成电信号，先经过一个临近感应开头，对叶轮的转动进行“计数” 并产生一个脉冲系列，再经检测仪转换处理，即可得到转速值。
热工测试技术07流速1
当超音速气流流过钝头物体时，在物体前往往产 生脱体激波，波形为曲线。 测量超声速气流的流速时，会引发波阻损失等问 题，需要选用特定形式的总压和静压探头，并进行 严格的标定。
特殊的场合：使用除标准皮托管外的其他形式，在 使用前都必须经过严格标定。
•测量尺寸较大的管道
•适用场合：测含尘量较高的锅炉等
风速管标定实验
无校准风洞时，可采用自制的平直风管。其长径比 要大于20，在风机出口处加稳压箱使风压更稳定。 标定时，将标准皮托管和被标定皮托管分别置于风 管的出口处，以标准皮托管感受的动压作为标准动压。
第二节 热线(热膜)测速技术
热电式测速技术，称为热线风速仪。 几何尺寸及热惯性均较小。 适用场合： 微风(如冷库、空调房)； 脉动速度(燃烧室内湍流强度、压气机旋转 失速)； 皮托管难以安装的场合(如边界层、压气机 级间)的流速测量。
二、热线风速仪的工作原理 当电流为I，热线电阻为Rw，则产生的焦耳 热为I2Rw，热线温度为Tw。
设热线只存在强迫对流换热，有
I Rw A(Tw T f )
2
α为传热系数；A为热线换热面积;Tf为被测 流体的温度。 上式可表示为
a和b为常数;n为与流速有关的常数。
在流体温度一定的条件下，流速仅是热线电 流I和热线温度Tw(或电阻)的函数，即 或 只要固定I和Tw(或Rw)中的一个变量，流速就 成为另一变量的单值函数。 热线风速仪的两种工作方式：恒流式和恒温 (恒电阻)式。
风速测量仪器
机械法测量流速
空气通过转杯时，推动叶片转动。根据 叶片的角位移推算流过的空气量。
第一节 皮托管测速技术
皮托管：由法国工程师Hcnri Pitot的名字命名的。 组 成：总压探头和静压探头。 原 理：利用流体总压与静压之差，即动压来测量 流速，也称动压管。测量对象为气体，又称风速管。 特 点：结构简单、使用方便、价格低廉，测量精 度较高。
热线风速仪测量速度的原理
热线风速仪测量速度的原理热线风速仪是一种用于测量风速的仪器，它基于热线测量原理进行工作。
热线风速仪通过测量风流中的热量传递来确定风速大小。
下面将详细介绍热线风速仪的工作原理和测量过程。
热线风速仪的核心组件是一个细丝状的加热器件，通常采用铂丝或镍丝制成，被称为热线。
当电流通过热线时，热线表面会产生一定的热量。
当热线被置于风流中时，风流会带走热量，导致热线的温度下降。
热线风速仪通过测量热线冷却速度来确定风速大小。
当风速较低时，热线冷却速度较慢，因为风流带走的热量较少。
而当风速较高时，热线冷却速度较快，因为风流带走的热量较多。
通过测量热线冷却速度的变化，可以得到风速的大小。
具体的测量过程如下：首先，将热线风速仪放置在待测的风流中，使热线暴露在风流中。
然后，通过加热热线，并测量热线的温度。
接下来，停止加热热线，开始测量热线的冷却速度。
热线的冷却速度可以通过测量热线温度的变化率来确定。
最后，通过将热线的冷却速度与预先校准好的标准曲线进行比较，可以得到风速的大小。
热线风速仪的测量精度受到多种因素的影响，主要包括热线的材料、长度和直径，以及环境温度和湿度等因素。
为了提高测量精度，热线风速仪通常需要进行校准。
校准过程中，需要将热线风速仪与已知风速的标准仪器进行比对，以确定热线风速仪的测量误差，并进行相应的校正。
热线风速仪具有许多优点，例如快速响应速度、高测量精度和宽测量范围等。
它可以广泛应用于气象学、环境监测、航空航天等领域。
同时，热线风速仪还可以与其他仪器或设备进行集成，实现更复杂的测量和控制功能。
总结起来，热线风速仪通过测量风流中的热量传递来确定风速大小。
它通过加热热线并测量热线的冷却速度来进行测量。
热线风速仪具有快速响应速度、高测量精度和宽测量范围等优点，可以广泛应用于各个领域。
但是在使用时需要注意热线风速仪的校准和环境因素对测量结果的影响。
流速测量
可见，无论双光束系统还是参考光速系统和单光 速系统,速度分量和频差之间的表达形式完全相同。 但从上述表达式的推导过程可以看到,双光束系统有 一突出的优点，即多普勒频移与光电检测器的接收 方向无关，这也正是在以上介绍的三种检测方式中 双光束系统得到最广泛应用的原因。 无沦采用哪一种类型的光路，激光多普勒流速仪 都出以下基本部分组成：激光器、光分束器(分光镜)、 光聚焦发射系统(透镜)、光信号收集均检测系统(光 阑和光电检测器)、频率信号处理系统以及散射微粒 等。
第一节 机械法测量流速
机械方法测量流速是根据置于流体中的叶轮 的旋转角速度与流体的流速成正比的原理来进行 流速测量的。 常用的机械式风速仪有翼式与杯式两种，早 期可测量15～20m/s以内的气流速度。现代的翼 式风速仪可测定0.25~30m/s的气流速度，可测量 脉动的气流和速度的最大值，最小值及流速平均 值。
以圆柱形三孔测速探头为例,根据 测量流 推导,当两方向孔在同一平面内 体总压 呈直角分布时，对气流的方向最 为敏感。因此，三孔测速管探头 上的感压孔都布置为：两方向孔 在同一平面内呈90度，总压孔开 设在两方向孔的角平分线上。 实际测量时，将上述测速管探 头插入气流之中，慢慢转动干 管，直到两方向孔所感受的压力 相等。这时，气流方向与总压孔 的轴线平行，总压孔和两方向孔 感受的压力分别为
第七章
流速测量
第一节 机械法测速技术
第二节 皮托管测速技术 第三节 第四节 第五节 热线测速技术 激光多普勒测速技术 粒子图像测速技术
在热能与动力机械工程中，常常需要测量工作 介质在某些特定区域的流速，以研究其流动状态对 工作过程和性能的影响，如研究进、排气管道的流 动特性和燃烧室内的气流运动对燃烧速度和燃烧质 量的影响等。因此，流速测量具有重要的意义。 随着现代技术日新月异的发展，流速的测量方 法和相应的测量仪器也越来越多。在热能与动力机 械中，目前常用的流速测量方法有机械法测速,皮托 管测速,热线流速仪测速和激光多普勒流速仪测速等。 本章将比较简要地介绍这些测量方法的基本原理及 其技术特点。
热线风速仪实验
热线风速仪测速实验一、实验目的1.掌握热线风速仪的测量原理；2.利用热线风速仪对圆柱绕流场进行测量；3.学习热线风速仪所测速度信号的处理和分析。
二、实验装置热线风速仪原理示意图三、实验原理恒流热线风速仪电路图恒温热线测速仪（CTA）一般被用于紊流气体和液体流动中精细结构的测量。
其测量原理是基于流体对加热体的冷却效应。
热线金属丝（R w）被连接在惠斯通电桥的一边上，并由电流加热。
当流体流过热线金属丝时，金属丝被冷却其电阻随之发生变化，此时由一个伺服放大器通过控制传感器的电流保持电桥平衡，从而保持热线金属丝的温度不变，因此惠斯通电桥的电压（E）代表了热交换，从而实现了对流动速度的直接测量。
传感器（热丝）的低热惯性和伺服传感器的高增益的结合，使得CTA系统能够快速在一点上测量速度，从而捕捉流动中的波动，并提供连续的速度时间续列，使我们可以在振幅域和时间域对数据进行处理分析，例如平均速度、紊流强度、高阶力矩、自相关和能量谱的分析。
四、实验方法与步骤1、探针标定（1）将标定单元的电源线接入热线主机的“calibrate unit”接口，引入压缩气体（0.5-0.8Mpa）至标定单元，此时先不打开气源；（2）根据预标定的流速范围，选择相应型号的标定单元喷嘴，（open：0.02-0.5m/s，Ⅰ：0.5-60m/s），在标定单元相应位置上将喷嘴拧紧；（3）将热线探针接入探针支架（probe support），拧紧卡扣螺母，检查探针是否固定稳妥；（4）利用标定单元自带的夹具安装探针，使得热线正对于标定单元喷嘴出口平面的中心（一维探针）；（5）用两端为BNC接头的数据线一端连接探针支架，一端连接热线主机上相应CTA单元的“probe”接口（CTA1、CTA2、CTA3任选一个）。
（6）打开热线主机和电脑，待热线主机上的红灯灭，“ready”灯亮；（7）打开电脑上的“streamware”软件。
（8）新建一个database，命名，选择A/D驱动“NI DAQmx supported device”进入硬件配置“System configuration”界面。
热线测速原理
热线测速原理
热线测速原理是一种常见的测速方法，它利用热线的热膨胀原理来测量物体的速度。
热线测速原理的应用范围非常广泛，包括工业生产、交通运输、医疗诊断等领域。
热线测速原理的基本原理是利用热线的热膨胀特性来测量物体的速度。
热线是一种非常细的金属线，通常由铂、钨等材料制成。
当热线通电时，由于电阻产生的热量会使热线发生热膨胀，从而改变热线的电阻值。
当热线与物体接触时，物体的速度会使热线发生弯曲，从而改变热线的电阻值。
通过测量热线电阻值的变化，就可以计算出物体的速度。
热线测速原理的优点是测量精度高、响应速度快、适用范围广。
它可以测量各种形状、材质的物体，包括液体、气体、固体等。
同时，热线测速原理还可以实现非接触式测量，避免了传统测速方法中的接触误差和磨损问题。
热线测速原理的应用非常广泛。
在工业生产中，热线测速可以用于测量流体的流速、液位、温度等参数，以及机械设备的转速、振动等参数。
在交通运输中，热线测速可以用于测量车辆的速度、加速度等参数，以及船舶、飞机等交通工具的速度、高度等参数。
在医疗诊断中，热线测速可以用于测量人体的体温、血流速度等参数，以及医疗设备的工作状态等参数。
热线测速原理是一种非常重要的测量方法，它在各个领域都有着广泛的应用。
随着科技的不断发展，热线测速原理的应用范围还将不断扩大，为人们的生产、生活带来更多的便利和效益。
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CTA一维热线测速简明指导
1.实验仪器设备连接和准备
1.1安装热线探头和标定器
首先根据风速选择喷管，如下图安装到标定器上。
如下图安装热线支架。
将热线探头装入支杆，在装入时要先将热线探头轻轻旋转，知道找到一个位置能够将探头压入。
这时探头应该是不能旋转地才正确。
将转好探头的探头支杆夹持到支架的探头夹内，注意，要夹支杆，不要直接夹探头。
然后调整支架使得热线丝略低于喷管的上表面。
1.2连接线路
需要连接的线路分为三部分：
（1）气路：
气源--------过滤器Air inlet
Airsupply
过滤器Air outlet--------标定器的
（2）热线测速仪前面板上的线路，首先说明一下，前面板上四个通道的编号为
从左向右依次编为1-4号，与后面板的1-4号Anolog Out对应：
温度补偿传感器--------前面板温度补偿Temp.Probe接口
标定器Calibration Module接口--------前面板PowerUnit接口
热线探头--------前面板1号Probe接口（最左边的）
（3）热线测速仪后面板上的线路：
后面板Temperature Out--------信号转接板0号接口AI0
后面板Anolog Out 1--------信号转接板1号接口AI1
1.3准备气源
打开气源，使得输出压强在0.6-0.8MPa之间，然后向上提过滤器的Mounting Flange（相当于过滤器的开关），就开始为标定器正常供气。
1.4按下热线风速仪后面板上的Main Switch，打开热线风速仪，将电子狗插入主
机USB接口。
2.建立实验Project
点击StreamWare图标，打开StreamWare软件，出现如下窗口：
根据需要新建或打开一个database（数据库），本例中新建一个database，出现下面提示窗口：提示是否建立一个progect，选择Y es。
对工程进行描述有利于今后对其重复利用。
然后出现下面提示窗口：提示是否要根据设备设置实验系统的连接，选择Y es。
进入了下面的System Configuration窗口。
OK。
在System Configuration窗口中出现Frame的各个模块。
Configuration窗口中将出现温度补偿连接路线，如下图。
备连接中选用的热线型号，进行选择，然后点击下一步。
根据实验设备选择支架类型，然后进入下一步。
根据设备连接选择连接线的类型，点击完成。
我们在实验中使用的都是4m电缆。
在System Configuration窗口中将出现探针的连接的线路，如下图。
修改通道连接：分别选中System Configuration窗口中温度补偿和热线连接图案，并点击右侧Assign A/D Channels，分别出现下面两个窗口，可检查通道连接是否正确（与
实验连接是否相符），并可做出通道修改。
Y es。
选择Enable选项，同时选择TEMP，点击OK。
出现Hardware Setup窗口，点击右侧的。
进入Overheat Adjustment对话框，点击，其他保持默认设置，然后关掉对
话框。
关闭HardWare对话框，出现保存硬件设置对话框，选择Y es。
输入Associated ID，点击Y es。
出现提示对话框，选择Y es，将硬件设置保存为默认设置。
HardwareSetup变为黑体字说明已经设为默认设置。
3．速度标定
选择标题栏中Setup—>V elocity Calibration。
选择速度标定的范围，以及标定的点数（Number of Points），点击OK。
标定点数一般取10到15即可。
注意：标定时，在工具栏中Probe选项中，一定要选择所选用的热线探针，如果选择了温度
探针，将会出现下图中的报错，这是经常容易出现错误的地方，修改如下。
确定后，窗口中会给出所需标定的各个点，并且出现提示对话框，根据标定速度的范围，选择标定器喷口的型号，当检查准确无误后，点击Y es。
All points选项，然后点击OK，开始标定。
标定完成后，单击OK ，保存标定数据，并同第三节中的步骤将其设为默认设置，直到出现黑体的Velocity Calibration 和Conversion Setup 。
5．测量：
热线固定于流场，即可开始进行测量，选择Run—>Run Default Setup,并且输入保存结果的ID，点击Run开始进行采集测量。
可看到测量的结果数据。
选择我们所使用的探头。
点击Options。
如下图所示进行勾选，表示最终显示的是经标定计算后的数值，并且考虑温度补偿。
如果要显示湍流度的数值，则双击Conversion Setup，出现下图后双击。
量。
通过选择一组数据，如下图，并点击图标，可以得到速度随时间的变化曲线。
能谱数据：通过选择Run —>Extended Processing 选项，并选择Power spectrum estimation 选项，可以的频响分布以及能谱分布数据。
实验完成后，保存结果，关闭软件，拆卸实验设备。