Johdatus lämpötuulen nopeusanturin toimintaperiaatteeseen
Lämpötuulen nopeusanturi käyttää anturina kuumaa lankaa (volframilanka tai platinalanka) tai kuumaa kalvoa (platina- tai kromiohutkalvo), joka altistetaan mitattavalle ilmalle ja liitetään Wheatstonen siltaan Wheatstonen kautta. Daytonin sillan resistanssi- tai virtatasapainosuhdetta käytetään mittausalueen ilman virtausnopeuden havaitsemiseen. Kuumakalvon tuulennopeusanturin kuuma kalvo on päällystetty erittäin ohuella kvartsikalvoeristekerroksella nesteen eristämiseksi ja saastumisen estämiseksi. Se voi toimia ilmavirrassa hiukkasten kanssa, ja sen lujuus on suurempi kuin metallisen lämmityslangan.
Kun ilman lämpötila on vakaa, lämmityslangan tehonkulutus on yhtä suuri kuin lämmityslangan hetkellisesti käyttämä lämpö ilmassa. Lämmityslangan vastus muuttuu lämpötilan mukaan, ja lämmityslangan resistanssi ja lämmityslangan lämpötila osoittavat lineaarisen suhteen normaalilla lämpötila-alueella (0-300 astetta). Lämmön vapautumiskerroin liittyy ilmavirran nopeuteen. Mitä suurempi virtausnopeus, sitä suurempi on vastaava lämmönluovutuskerroin, eli sitä nopeampi lämmön poistuminen; mitä pienempi virtausnopeus, sitä hitaampi lämmön poistuminen.
Lämpöanemometrillä mitattu ilmavirran nopeus on virran ja vastuksen funktio. Kun virta (tai vastus) pidetään vakiona, mitattu ilmannopeus on vain yksi yhteen vastaavuus resistanssin (tai virran) kanssa.
Kuumalankaisessa tuulennopeusanturissa on kaksi vakiovirtapiiriä ja vakiolämpötilaa. Vakiolämpötilan kuumalangan tuulennopeusanturia käytetään yleisemmin. Vakiolämpötilamenetelmän periaate on pitää kuumalangan lämpötila vakiona mittausprosessin aikana sillan tasapainottamiseksi. Tällä hetkellä kuuman langan vastus pysyy muuttumattomana ja ilmavirran nopeus on vain yksiarvoinen virran funktio. Ilmavirran nopeuden ja virran välisen tunnetun suhteen mukaan pääteyksikön ilmavirran nopeus ohitetaan. Vakiovirran kuumalangan tuulennopeusanturi pitää kuumalangan läpi kulkevan virran vakiona mittausprosessin aikana. Kun virta-arvo on vakio, ilmavirran nopeus liittyy vain lämmityslangan vastukseen. Ilmavirran nopeuden ja kuumalangan resistanssin välisen tunnetun suhteen mukaan voidaan saada tuulen nopeusanturin läpi kulkeva ilmavirran nopeus.
Kuumalankaiset tuulennopeusanturit mittaavat vaihtelevia tuulennopeuksia. Vakiovirtaustuulennopeusanturin lämpöinertia on suhteellisen suuri, kun taas vakiolämpötilaisen tuulen nopeusanturin lämpöinertia on suhteellisen pieni ja sillä on nopea vaste. Kuumalankaisen tuulennopeusanturin mittaustarkkuus ei ole kovin korkea, joten sitä käytettäessä tulee kiinnittää huomiota lämpötilan kompensointiin.
