Anemometri a filo caldo

come fare un anemometro a filo caldo

L’anemometro a filo caldo è l’anemometro termico più conosciuto, e misura la velocità di un fluido notando il calore convogliato via dal fluido. Il nucleo dell’anemometro è un filo caldo esposto, riscaldato da una corrente costante o mantenuto ad una temperatura costante (fare riferimento allo schema qui sotto). In entrambi i casi, il calore perso per convezione del fluido è una funzione della velocità del fluido.
Misurando la variazione della temperatura del filo sotto corrente costante o la corrente necessaria per mantenere una temperatura costante del filo, si può ottenere il calore perso. Il calore perso può quindi essere convertito in una velocità del fluido secondo la teoria convettiva.
I tipici anemometri a filo caldo disponibili in commercio hanno una risposta in frequenza piatta (< 3 dB) fino a 17 kHz alla velocità media di 9,1 m/s (30 ft/s), 30 kHz a 30,5 m/s (100 ft/s), o 50 kHz a 91 m/s (300 ft/s).
A causa delle piccole dimensioni del filo, è fragile e quindi adatto solo a flussi di gas puliti. Nel flusso di liquidi o nel flusso di gas robusto, si può usare invece una pellicola calda di platino rivestita su una fibra di quarzo del diametro di 25 ~ 150 mm (1 ~ 6 in) o un tubo di vetro cavo, come mostrato nello schema qui sotto.

circuito anemometro a filo caldo

L’anemometria termica è il metodo più comune utilizzato per misurare la velocità istantanea del fluido. La tecnica dipende dalla perdita di calore convettivo al fluido circostante da un elemento di rilevamento riscaldato elettricamente o da una sonda. Se varia solo la velocità del fluido, allora la perdita di calore può essere interpretata come una misura di quella variabile.
Di seguito verranno discussi due tipi di sensori fondamentalmente diversi. I sensori cilindrici (fili caldi e pellicole calde) sono più comunemente usati per misurare la velocità del fluido, mentre i sensori a filo (pellicole calde) sono impiegati per misurare lo sforzo di taglio della parete. I sensori a filo caldo sono, come dice il nome, fatti da brevi lunghezze di filo di resistenza e sono di sezione circolare. I sensori a film caldo consistono in un sottile strato di materiale conduttore che è stato depositato su un substrato non conduttore. I sensori a film caldo possono anche essere cilindrici, ma possono anche assumere altre forme, come quelli che sono montati a filo.
L’anemometria termica gode di popolarità perché la tecnica comporta l’uso di sonde molto piccole che offrono una risoluzione spaziale molto alta e caratteristiche di risposta in frequenza eccellenti. I principi di base della tecnica sono relativamente semplici e le sonde sono difficili da danneggiare se si presta una ragionevole attenzione. La maggior parte dei sensori funziona in modalità a temperatura costante.

vantaggi e svantaggi dell’anemometro a filo caldo

L’anemometro a filo caldo, che è usato per misurare le velocità istantanee dei flussi di fluido, si basa sulla dipendenza del trasferimento di calore del sensore (calibro) dalla velocità del fluido, dalla temperatura e dalla composizione. Una giustificazione teorica di questo metodo di misurazione è stata esposta da King nella sua opera classica del 1914. Questo metodo è entrato in uso per misurare le caratteristiche della turbolenza dopo lo sviluppo di una tecnica per la compensazione del ritardo termico del misuratore.
Il sensore nell’anemometro a filo caldo è un filo metallico sottile (vedi Figura 1) o una pellicola fatta di un materiale con un alto coefficiente di resistenza alla temperatura come il tungsteno, il platino, il platino-rodio e il platino-iridio. Le proprietà dei materiali usati per la fabbricazione dei sensori sono presentate nella tabella 1.
Figura 1.  Sensore di anemometri a filo caldo.In questi materiali, la resistenza ad una buona precisione dipende linearmente dalla temperatura Rw = R0 (1 + αrgr;Tw), dove R0 è la resistenza del filo a T = 0°C e Tw è il trasferimento del filo (0°C).

anemometro a filo caldo arduino

Il PCE-423 è un anemometro a filo caldo per misurare la temperatura, il flusso di volume e la velocità del flusso. L’anemometro a filo caldo, composto da un’unità di visualizzazione e da una sonda a filo caldo, permette una misurazione veloce e precisa, specialmente delle basse velocità dell’aria. Il campo di misura dell’anemometro ad alta risoluzione va dalle più piccole velocità di flusso fino a 25 m / s. Lì, diverse unità (m / s, nodi, km / h, mph, ft / min) possono essere selezionate per la velocità del flusso. Per le misure di flusso volumetrico, si può fare una distinzione tra CFM e CMM.
Grazie alla combinazione di un’asta telescopica e di una testa di misura sottile, l’anemometro a filo caldo della PCE può essere utilizzato nei luoghi dove c’è poco spazio di misura disponibile o dove il punto di misura è difficile da raggiungere per l’esaminatore. La sonda telescopica dell’anemometro a filo caldo può essere estesa fino a un metro di lunghezza e la sua testa di misura ha un diametro di dieci millimetri.
L’utente del dispositivo è in grado di leggere i risultati in modo ottimale anche in un ambiente buio. Questo è possibile perché il grande display LC illuminato dell’anemometro a filo caldo facilita la misurazione del flusso d’aria in condizioni di scarsa luminosità. Un anemometro a filo caldo, come il PCE-423, memorizza i valori massimi e minimi che possono essere richiamati sul display in seguito. Affinché i risultati dell’ultima misurazione possano essere rivisti, l’anemometro a filo caldo ha una funzione Data-Hold. Per risparmiare la batteria quando il dispositivo non è in uso, l’anemometro a filo caldo ha una funzione integrata di auto-spegnimento, che assicura che lo strumento si spenga da solo dopo cinque minuti.