Mikä on tuulimittarin periaate?
Tuulimittari on tuulen nopeuden mittauslaite. On monia tyyppejä. Kuppianemometrejä käytetään yleisesti sääasemilla.
Se koostuu kolmesta parabolisesta kartiomaisesta tyhjästä kupista, jotka on kiinnitetty toisiinsa 120 asteen kulmassa tuella.
Koko anturiosa on asennettu pystysuoralle pyörimisakselille. Tuulen vaikutuksesta tuulikuppi pyörii akselinsa ympäri tuulen nopeuteen verrannollisella nopeudella.
Tuulimittarin perusperiaate on asettaa ohut metallilanka nesteeseen ja lämmittää lankaa sähkövirralla niin, että se on korkeampi kuin nesteen lämpötila. Tästä syystä tuulimittareita kutsutaan "kuumalangoiksi".
Kun neste virtaa langan läpi pystysuunnassa, se poistaa osan langasta ja alentaa langan lämpötilaa.
Pakkokonvektio-lämmönsiirron teorian mukaan voidaan päätellä, että kuumalangan lämpöhäviön Q ja nesteen nopeuden v välillä on yhteys.
Tavallinen kuumalanka-anturi koostuu kahdesta tuesta, jotka pidetään kireällä lyhyillä ohuilla langoilla. Metallilanka on yleensä valmistettu platinasta, rodiumista, volframista ja muista metalleista, joilla on korkea sulamispiste ja hyvä sitkeys.
Yleisesti käytetty langan halkaisija on 5 μm ja pituus 2 mm; pienen anturin halkaisija on vain 1 μm ja pituus on 0,2 mm. Kuumalanka-antureista voidaan eri käyttötarkoitusten mukaan valmistaa myös kaksoislankoja, kolmoislankoja, diagonaalijohtoja, V-muotoisia, X-muotoisia jne.
Lujuuden parantamiseksi käytetään joskus metallilangan sijasta metallikalvoa, ja lämpöä eristävälle alustalle ruiskutetaan yleensä metallikalvokerros, jota kutsutaan kuumakalvokoettimeksi.
Kuumalanka-anturi on kalibroitava ennen käyttöä. Staattiset kalibroinnit suoritetaan erityisissä standardituulitunneleissa.
Mittaa virtausnopeuden ja lähtöjännitteen välinen suhde ja piirrä se vakiokäyränä.
Dynaaminen kalibrointi suoritetaan tunnetussa sykkivässä virtauskentässä tai lisätään tuulimittarin lämmityssilmukkaan.
Sykkivää sähköistä signaalia käytetään kuumalangan tuulimittarin taajuusvasteen tarkistamiseen. Jos taajuusvaste ei ole hyvä, sitä voidaan parantaa käyttämällä vastaavaa kompensointipiiriä.
