eyc-tech 風速感測原理

簡述

熱線式風速傳感器根據傳感元件之間的熱傳遞，例如熱絲線或金屬片和周圍的流體。移動的流體造成熱損失，改變電阻。藉由冷卻的效果可平衡流體的速度。在電路上保持傳感器溫度恆定。因此，流體造成電壓降可從傳感器所消耗的功率直接測量。圖為一恆溫風速計(Constant Temperature Anemometer, CTA)的基本設計。

現代CTA風速計通常包括三個要素：

1.類比/數位轉換器和數據採集軟件，採樣CTA的風速信號，並執行數位信號處理。
2.CTA應提供用戶配置選項的範圍。
校準設施，涵蓋量測速度範圍。液體校準系統通常從數cm/s到10m/s的速度範圍。氣體較準系統通常從幾cm/s到1馬赫的速度範圍。

熱膜探頭接入傳感器電路，將氣體流量信號轉為電壓信號，經差動放大電路和同相放大電路後，送入MSP430單機片的12位AD通道。單機片根據採集的信號計算出氣體的流速，同時根據用戶的需求輸出4-20mA電流。

CTA的電壓輸出E和流體速度U，顯示傳遞函數有一個幕次定律相關的非線性關係，它最常使用四階多項是關係建模。此外，任何流量變量，如流體的密度和溫度都會影響熱傳。因此，CTA傳感器需要進行使用前的速度響應校準。環境溫度逐漸增加可通過分析溫度測量電壓更正。

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