Funktionsprinzip des thermischen Windgeschwindigkeitssensors

Funktionsprinzip des thermischen Windgeschwindigkeitssensors

Der thermische Windgeschwindigkeitssensor verwendet einen heißen Draht (Wolfram- oder Platindraht) oder einen heißen Film (Platin- oder Chromfilm) als Sonde, der der zu messenden Luft ausgesetzt ist, und verbindet ihn mit einer Wheatstone-Brücke, um die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im gemessenen Abschnitt anhand des Widerstands- oder Stromgleichgewichts der Wheatstone-Brücke zu erfassen.Der Heißfilm-Windgeschwindigkeitssensor ist mit einer sehr dünnen Quarzfilmisolierung beschichtet, um ihn von der Flüssigkeit zu isolieren und Verunreinigungen zu verhindern. Er kann in Luftströmen mit Partikeln betrieben werden und ist stärker als ein metallischer Heißdraht.

Bei konstanter Lufttemperatur ist die über den Draht abgegebene Leistung gleich der momentanen Wärme, die der Draht an die Luft abgibt. Der Widerstand des Hitzdrahtes variiert mit der Temperatur, und der Widerstand des Hitzdrahtes und die Temperatur des Hitzdrahtes zeigen im üblichen Temperaturbereich (0 bis 300 °C) einen linearen Zusammenhang. Der Wärmeableitungskoeffizient hängt von der Geschwindigkeit des Luftstroms ab.

Die von einem thermischen Luftgeschwindigkeitssensor gemessene Luftstromgeschwindigkeit ist eine Funktion von Strom und Widerstand. Durch Konstanthalten des Stroms (oder Widerstands) entspricht die gemessene Luftströmungsgeschwindigkeit nur dem Widerstand (oder Strom).

Thermische Windgeschwindigkeitssensoren sind sowohl in Konstantstrom- als auch in Konstanttemperaturschaltungen erhältlich. Häufiger werden thermostatische Hitzdraht-Luftgeschwindigkeitssensoren verwendet.Das Prinzip der Konstanttemperaturmethode besteht darin, die Temperatur des Hitzdrahts während des Messvorgangs konstant zu halten, so dass im Brückengleichgewicht der Widerstand des Hitzdrahts konstant bleibt und die Luftstromgeschwindigkeit nur eine einwertige Funktion des Stroms ist. Aus der Luftstromgeschwindigkeit durch das Endgerät kann aus der bekannten Beziehung zwischen Luftstromgeschwindigkeit und Strom abgeleitet werden.

Der Konstantstrom-Hitzdraht-Luftgeschwindigkeitssensor hält den Stromwert, der durch den Hitzdraht fließt, während des Messvorgangs konstant. Bei konstantem Stromwert hängt die Luftströmungsgeschwindigkeit nur vom Widerstand des Hitzdrahtes ab. Die Luftgeschwindigkeit durch den Sensor kann aus der bekannten Luftgeschwindigkeit im Verhältnis zum Widerstand des Hitzdrahtes ermittelt werden.

Der Hitzdraht-Windgeschwindigkeitssensor misst die pulsierende Windgeschwindigkeit. Konstantstrom-Windgeschwindigkeitssensoren haben eine hohe thermische Trägheit, thermostatische Windgeschwindigkeitssensoren haben eine relativ geringe thermische Trägheit und reagieren schnell auf Geschwindigkeit. Die Genauigkeit der Messung des thermischen Geschwindigkeitssensors ist nicht sehr hoch, daher sollte bei der Verwendung des Sensors auf eine Temperaturkompensation geachtet werden.