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一种基于伯努利定律的风速传感器及风速测量方法 

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摘要:本发明涉及一种基于伯努利定律的风速传感器及风速测量方法,所述基于伯努利定律的风速传感器包括底座、壳体、设于壳体内部的储液罐、连通管和串联电阻,壳体安装于底座上,储液罐与连通管首端连通,储液罐中灌装有导电液体,储液罐的顶部设有开口,壳体顶部设有风口,连通管的末端连接于风口,连通管远离储液罐的一侧设有串联电阻,串联电阻的两端分别与电缆连接,电缆贯通壳体。本发明不仅可以应用于空间受限的地方测量风速,而且可以测量任何方向的风速,本发明中的风速测量方法实用简便。

主权项:1.一种基于伯努利定律的风速传感器测量风速的方法,其特征在于:所述基于伯努利定律的风速传感器测量风速的方法由种基于伯努利定律的风速传感器实现,所述基于伯努利定律的风速传感器包括底座11、壳体1、设于壳体内部的储液罐2、连通管23和串联电阻3,所述壳体安装于底座上,所述储液罐与连通管首端连通,所述储液罐中灌装有导电液体22,所述储液罐的顶部设有开口,所述壳体顶部设有风口,所述连通管的末端连接于风口,所述连通管远离储液罐的一侧设有串联电阻,所述串联电阻的两端分别与电缆31连接,所述电缆贯通壳体;所述串联电阻的底端与储液罐的底部对齐,所述串联电阻的顶端高于储液罐的顶部;所述串联电阻3由数个电阻32串联而成,两个相邻的所述电阻的引脚33相连,所述引脚通过焊接点34连接于连通管的内壁;所述连通管为U形管;所述基于伯努利定律的风速传感器测量风速的方法具体步骤如下:S1、组装基于伯努利定律的风速传感器,安放于应用场所;S2、求得压强P1、P2与风速的关系,具体如下:风吹过连通管的风口处,连通管上部的气体压强下降,压强为P1,而储液罐的内部与外界的大气相通,压强为P2,根据伯努利定律,P1小于P2,并且两者之差与风速存在函数关系如式1: 式中:P1——右侧U形管内的气压,单位Pa,P2——传感器内部的气压,单位Pa,ρ——空气密度,受大气压和温度影响,通过经验公式计算得到,单位kgm3,V——风速,单位ms;S3、求压强差,运用S2步骤中的P2与P1通过式2计算:ΔP=ρ液-ρgh=P2-P12式中:ρ液——导电液体密度,单位kgm3,g——重力加速度,单位ms2,h——U形管右侧液面与左侧液面的高度差,单位m;S4、将式1代入式2求得风速V新的函数关系,如式3: 式中:ξ——传感器校正系数;S5、求连通管的液面高度差h,具体如下:根据伯努利定律,P1小于P2,连通管内的导电液体将上升,导电液体上升超过电阻的焊接点时,导电液面以下的电阻将短路,从而使电缆两端的电阻值变小,电阻值通过测量可得到,因为右侧连通管的截面积远小于储液罐的截面积,因此当右侧连通管的的液面上升时,储液罐内的液面下降的高度可以忽略不计,液面高度差h与测量到的电阻值成线性关系,由此可得:h=kR4式中:R——风速为V时测量的电阻值,单位Ω,k——测量电阻值与高度差之间的转换系数;S6、将式4代入式3求得风速V:

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