[科普中国]-启动风速

启动风速的测量

在数量上初始灵敏度用空气流的速度值Vh来度量，在Vh的情况下，空气动力力矩等于旋转轴上的摩擦和负荷力矩。Vh就是起动风速。要确定这些力矩的平衡是比较困难的，实际上是把在风洞实验中叶轮开始旋转的瞬间空气流的速度值作为起劲风速。其实这一速度比真正的初始灵敏度要大一些。更精确的起动风速值，要用升速时开始旋转的瞬间和减速时停止旋转的瞬间的气流速度值的算术平均来求得。旋转式风速计的起动风速一般为0．5~2．0m/s左右。因而在测量更低的风速时，最好使用与起动风速无关的热线风速表或超声波风速表。

杯式风速传感器启动风速测量原理杯式风速传感器中，风杯组件由3个半球形或抛物锥形的空心杯壳构成，并固定在互成120°的支架上。风杯的凹面顺着一个方向排列，可在风压的作用下旋转。杯式风速传感器的旋转轴上存在摩擦力，使风杯恰好克服该摩擦力，由静止恰好变为连续转动时的最低气流速度称为杯式风速传感器的启动风速。1

实际使用中的问题（1） 传感器安装在海边等地区，受腐蚀性海风的影响，轴承容易被腐蚀，出现卡顿现象；

（2） 传感器安装在酸雨频发地区，容易出现仪器锈蚀，风杯旋转不畅；

（3） 传感器在温度较低环境下，轴承内机油冷冻，导致风杯无法旋转。2

影响因素试验数据及分析此处影响因素试验为海风、酸雨和沙尘三方面的测试。

试验1 ：测试海风对风速传感器启动风速的影响。取下广西北海涠洲岛自动气象站的风速传感器和全新出厂的风速传感器作启动风速对比试验。广西北海涠洲岛自动气象站位于海岛上，常年受海风影响。

试验2 ：测试酸雨对风速传感器启动风速的影响。为了排除酸雨以外的因素对本试验的影响，本文采用给风速传感器浇淋弱酸性液体的方法，模拟酸雨环境。每个月给同一个全新风速传感器浇淋弱酸性液体一次，持续半年。将此传感器作为受酸雨影响的风速传感器与全新风速传感器作启动风速对比试验。

试验 3 ：测试沙尘对风速传感器启动风速的影响。取下广西桂林柘木乡自动气象站的风速传感器和全新出厂的风速传感器作启动风速对比试验。广西桂林柘木乡自动气象站位于市郊的乡村道路旁，常年受道路沙尘、霾的影响。

试验1 、2、3在不同时段进行试验，互不关联。同一试验内，两个风速传感器在相近的时段内测试，以求令其处于一致的测量环境。同一试验内的一个风速传感器获得一组数据后，更换另一传感器。如此循环5回，获得两个风速传感器 5 组对比测量数据。

受恶劣探测环境影响的风速传感器启动风速值，比全新出厂风速传感器启动风速值约高1~3倍。其中，受海风和酸雨影响的风速传感器启动风速约为1.5m/s和1.0m/s ，全新风速传感器启动风速约为0.5m/s 。受海风和酸雨影响的风速传感器启动风速之所以大于全新风速传感器，在于海风的风力大、湿度大、含盐碱量高，酸雨带有酸性物质，它们对铁铝合金制成的风速传感器有较强的腐蚀性。近距离转动海边取下的风速传感器，能够听到有磨损后的异响。观察受酸雨影响的风速传感器，能够看到一些间隙有锈蚀。长期的腐蚀环境，增大了风速传感器轴承等风速传感器转动系统的摩擦系数，令受海风影响和酸雨影响的风速传感器启动风速偏大。

受沙尘影响的风速传感器启动风速约1.0m/s，大于全新风速传感器的启动风速。观察受沙尘影响的风速传感器，其外表面附着有沙尘沉积后的污垢。风速传感器风杯的旋转，并不是处于一个完全密闭的环境。沙尘势必会进入风速传感器的转动系统，沙尘沉积后的污垢，让部分转动点不够顺畅，增大了受沙尘影响的风速传感器启动风速。2

解决方法为了获得更准确的风速气象资料，可以做两方面工作： ① 对探测环境较差的自动气象站启动风速气象资料作出定性修正。 ② 加强探测环境较差自动气象站的计量校准和仪器维护。2