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杯式風(fēng)速計（用在氣象站中）用于測量垂直于旋轉(zhuǎn)杯軸的平面中的速率。 如果杯式風(fēng)速計的安裝軸垂直于水平面，則僅測量平行于地面的風(fēng)速分量。 其它風(fēng)速計（如葉片式風(fēng)速計）用于測量與總速率矢量同方向的分量。 在使用風(fēng)速計前，應(yīng)確定其放置方式及其測量值所表示的總速率分量，這一點非常重要。

 

風(fēng)速計有時稱為氣流速度計，主要分為熱線式和葉片式兩種類型。 熱線式風(fēng)速計*適合極低速度（例如低于 2000 ft/min）下氣流的精確測量。 有些型號即使*高可測量 15,000 ft/min 的速率，但也仍可以確保低速時的精確測量。 葉片式風(fēng)速計通過旋轉(zhuǎn)的葉輪感測空氣流速， 是風(fēng)速測量的*佳選擇。 許多產(chǎn)品允許用戶選擇測量單位（如 ft/min、m/s、MPH、km/h 和 knots），可適應(yīng)各種應(yīng)用。 熱風(fēng)速計是額外具有空氣溫度測量功能的熱線式或葉片式風(fēng)速計。 濕溫度計風(fēng)速計兼具熱風(fēng)速計和濕度傳感器的功能，可以為客戶提供完整的環(huán)境信息。 數(shù)據(jù)記錄風(fēng)速計可存儲測量值，以供后期檢查。 某些產(chǎn)品可將記錄的空氣流速讀數(shù)下載到計算機，以供檢查、繪圖和進一步分析。

風(fēng)速計的類型

葉片式風(fēng)速計

旋轉(zhuǎn)機械式風(fēng)速計可歸為葉片式或螺旋槳式風(fēng)速計類型。 在此類風(fēng)速計中，旋轉(zhuǎn)軸必須并行于風(fēng)向，因此通常呈水平方向。 在開放的空間中，風(fēng)向經(jīng)常發(fā)生變化，因此旋轉(zhuǎn)軸必須隨之變化。 在空氣運動方向始終保持恒定的情況下（如礦山或建筑物的通風(fēng)井），采用風(fēng)向標（又稱氣流計）可獲得*滿意的效果。 葉片式風(fēng)速計還具有溫度測量、濕度測量、露點測量、體積轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)記錄等附加功能。

熱風(fēng)速計熱風(fēng)速計使用極細的導(dǎo)線（約幾微米）或元件，加熱到高于周圍環(huán)境的特定溫度。 氣流經(jīng)過時會有冷卻效果。 由于大多數(shù)金屬的電阻取決于金屬的溫度（鎢是一種常用的熱線），因此可以得出導(dǎo)線與流速之間的關(guān)系。 

 

這種關(guān)系有多種實現(xiàn)方法，熱線式設(shè)備據(jù)此可進一步分為 CCA（恒流風(fēng)速計）、CVA（恒壓風(fēng)速計）和 CTA（恒溫風(fēng)速計）三類。 因此，這些風(fēng)速計的電壓輸出是設(shè)備中某類電路為保持特定變量（電流、電源或溫度）恒定而產(chǎn)生的結(jié)果。 此外，還可使用 PWM（脈寬調(diào)制）風(fēng)速計。這種風(fēng)速計可發(fā)送重復(fù)電流脈沖，通過脈沖將導(dǎo)線的電阻提升到特定值，隨后切斷脈沖，直至電阻降至“下限”閾值時再次發(fā)送脈沖，*后通過重復(fù)脈沖的時長推導(dǎo)出流速。

熱線風(fēng)速計雖然非常復(fù)雜，但相對于其它測量方法，具有的頻率響應(yīng)特性和空間分辨率。因此廣泛地用于對紊流或流速波動迅速的任何氣流進行詳細研究。 熱風(fēng)速計還具有溫度測量、數(shù)據(jù)記錄等附加功能。

帶有流速/溫度曲線繪制功能的熱風(fēng)速計

熱風(fēng)速計的曲線繪制系統(tǒng)采用*小的傳感器。 這些傳感器可用于測量流速和溫度。 通過多點數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，用戶可繪制應(yīng)用中氣流的特性曲線并針對數(shù)據(jù)進行圖形化分析。 這些風(fēng)速計常用于風(fēng)洞中，旨在進行電路板和散熱片分析。

杯式風(fēng)速計

杯式風(fēng)速計是一種簡單的風(fēng)速計。 它由三到四個半球形轉(zhuǎn)杯組成，每個轉(zhuǎn)杯安裝在橫臂的一端，橫臂則安裝在縱軸上并且彼此之間成相同角度。 空氣沿任何水平方向流過轉(zhuǎn)杯時，各轉(zhuǎn)杯相應(yīng)以正比于風(fēng)速的速率轉(zhuǎn)動。 因此，通過計算一定時間內(nèi)轉(zhuǎn)杯的轉(zhuǎn)數(shù)，即可得出各種速度范圍內(nèi)的平均風(fēng)速。 在安裝了四個轉(zhuǎn)杯的風(fēng)速計上，由于轉(zhuǎn)杯在橫臂端點上對稱放置，因此始終會有一個轉(zhuǎn)杯的杯口迎著風(fēng)，同時風(fēng)吹向與其正對的轉(zhuǎn)杯的杯底。

 

當(dāng) Robinson 設(shè)計出這種風(fēng)速計時，曾錯誤地宣稱，無論轉(zhuǎn)杯有多大或者橫臂有多長，轉(zhuǎn)杯的轉(zhuǎn)速始終等于風(fēng)速的三分之一。 雖然早期的獨立實驗似乎確認了這一點，但這離真相還很遙遠。 后來發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速與轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速之間的實際關(guān)系（稱為風(fēng)速計因子）取決于轉(zhuǎn)杯和橫臂的大小，其值可能介于二和三點幾之間。 涉及風(fēng)速計的每項實驗都不得不重做。

 

加拿大人 John Patterson 于 1926 年開發(fā)出三杯式風(fēng)速計，隨后美國的 Brevoort 和 Joiner 于 1935 年對其進行了改進，改進后的杯輪設(shè)計呈線型，*高轉(zhuǎn)速可達 60 mph，且誤差小于 3%。 Patterson 發(fā)現(xiàn)，每個轉(zhuǎn)杯與風(fēng)向成 45 度角時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩*大。 三杯式風(fēng)速計相較于四杯式風(fēng)速計具有更加穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩，并且對陣風(fēng)的響應(yīng)速度更快。

 

澳大利亞人 Derek Weston 于 1991 年對三杯式風(fēng)速計做出了進一步的改進，改進后的風(fēng)速計可同時測量風(fēng)向和風(fēng)速。 Weston 在轉(zhuǎn)杯上附帶了一個標簽，這種標簽會隨風(fēng)或逆風(fēng)交替移動，從而提高或降低杯輪的轉(zhuǎn)速。 通過杯輪轉(zhuǎn)速的這些周期性變化即可算出風(fēng)向，而風(fēng)速依然取決于杯輪轉(zhuǎn)速的平均值。

 

三杯式風(fēng)速計目前是風(fēng)力行業(yè)進行風(fēng)資源評估分析的標準風(fēng)速計。 NRG 系統(tǒng) #40C 是此用途中*常用的杯式風(fēng)速計。 由于歷史原因，風(fēng)速計的大小以 crow 表示。