熱線風速儀的工作原理可以清晰地分點表示和歸納如下：

工作原理概述

熱線風速儀是將流速信號轉變為電信號的一種測速儀器，其基本原理是通過將一根通電加熱的細金屬絲（稱為熱線）置于氣流中，熱線在氣流中的散熱量與流速有關，而散熱量導致熱線溫度變化從而引起電阻變化，進而將流速信號轉變成電信號。

熱線風速儀的工作模式

熱線風速儀有兩種主要的工作模式：

1. 恒流式（定電流法）

• 通過熱線的電流保持不變。

• 當氣體流過熱線時，會帶走一定的熱量，導致熱線溫度降低。

• 流速越大，帶走的熱量越多，熱線溫度降低得也越多。

• 溫度變化時，熱線電阻改變，兩端電壓變化，由此可以測量流速。

2. 恒溫式（定電阻法或定溫度法）

• 熱線的溫度保持不變（如保持150℃）。

• 通過改變加熱的電流來補充氣體帶走的熱量，使熱線溫度保持不變。

• 流速越大，所需加熱的電流也越大，根據所需施加的電流可以度量流速。

熱線風速儀的特點

• 熱線長度和直徑：熱線長度一般在0.5～2毫米范圍，直徑在1～10微米范圍，材料通常為鉑、鎢或鉑銠合金等。

• 熱膜風速儀：若以一片很薄的金屬膜（厚度小于0.1微米）代替金屬絲，即為熱膜風速儀，功能與熱絲相似，但多用于測量液體流速。

• 組合式熱線：熱線除普通的單線式外，還可以是組合的雙線式或三線式，用以測量各個方向的速度分量。

工作流程

1. 熱線加熱：熱線通過電流加熱，使其溫度高于周圍流體的溫度。

2. 熱量交換：當流體流過熱線時，會帶走熱線的一部分熱量，導致熱線溫度降低。

3. 電信號輸出：熱線溫度的變化會引起電阻變化，從而改變熱線兩端的電壓，產生電信號。

4. 流速計算：通過分析熱線兩端電壓的變化，可以計算出流體的流速。

歸納

熱線風速儀通過測量熱線在氣流中的溫度變化來推算出流體的流速，具有響應速度快、測量精度高等優點。其工作原理基于熱平衡原理，通過恒流式或恒溫式工作模式實現流速的準確測量。同時，熱線風速儀的探頭設計小巧，對流場干擾小，適用于各種流體流速的測量。