Горячие струны – про анемометры для точечных измерений скорости воздуха

Если времени утром мало, а завтрак подали слишком горячим, то единственный способ не глотать чрезмерно разогретые продукты - это подуть.
Обдувание потоком воздуха – эффективный способ охлаждения. Тот же мотоцикл или безвозвратно ушедший в небытие "Запорожец" охлаждаются набегающим ветром.
Но этот же метод может использоваться и для измерения скорости ветра, а также температуры.
И сегодня мы поговорим о термоанемометрах типа горячая струна, которые отличаются выдвигающимся зондом и предназначены для поиска локальных утечек воздуха:

Никакой крыльчатки здесь и близко не наблюдается, как и черпачков в чашечных анемометрах для метеорологов.

Как же тогда измеряется скорость потоков воздуха (а эти приборы используются преимущественно в помещениях), тем более, что те же сквозняки очень слабы и нужны устройства реагирующие не на единицы метров в секунду, а буквально на десятые доли? 

Как работают анемометры типа горячая струна

Напряжение источника питания проходит через накальную нить (2 на рисунке), нагревая ее. Если ветра нет, стоит как говорится морским термином, штиль, то температура и сила тока стабильны. Если увеличивается поток воздуха (1 на рисунке), он охлаждает проводник, тем самым меняя сопротивление.
Анемометр изначально должен быть откалиброван, чтобы точно переводить каждое отклонение в долю ампера, при изменении силы тока, в пропорциональное значение силы ветра.

Измерительная электронная схема обычно работает по принципу моста Уитсона (3 на рисунке), при которой включаются параллельно 2 ветви с резисторами. 3 из них с постоянными прецизионными сопротивлениями, а четвертый резистор свое сопротивление меняет. В нашем случае из-за изменения скорости потока воздуха.

Потому эта разновидность термоанемометров называется – с горячей струной

Одновременно кстати измеряется и температура, которая тоже пропорциональна изменению сопротивлению.

В чем преимущество термоанемометров такого типа ?

Малая инерционность Чтобы раскрутить даже сверхлегкую крыльчатку, ветер довольно сильно должен давить на ее лопасти. В приборах с накальной нитью достаточно слабого дуновения. Механическая инерция, как в крыльчатом датчике отсутствует. Хотя небольшая задержка присутствует в связи с инерционностью термометра.
Более компактные габариты Размеры самого датчика в разы меньше, чем крыльчатка.

Те водители, которые привыкли заглядывать под капот, изучать инструкцию на свое авто с инжекторным двигателем, знают, что точно такой же метод применяется в датчике скорости воздуха, всасываемого во впускной коллектор двигателя через воздушный фильтр. Там нагревается платиновая нить, а датчик передает данные в компьютер, чтобы корректировать режим работы двигателя.

Сфера применения

На улице такие приборы редко увидишь, хотя с измерением ветра они тоже справятся. Но это не их стихия.
Датчик расположен на удлиняющемся телескопическом держателе.

  1. Его можно поднести с точностью до миллиметров например к подоконнику, чтобы выяснить, где дует.
  2. Также можно проверить подозрительные места в воздуховодах, чтобы обнаружить место утечки.

Традиционно эти анемометры относятся к профессиональным или полупрофессиональным, а значит могут иметь расширенный набор функций: расчет расхода воздуха, фиксация МАКС/МИН значений, считать среднее, менять единицы измерения.