[發明專利]熱線風速儀

有效

• 申請號: 201410164342.7
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN105092890B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 潛力;王昱權
• 申請（專利權）人: 北京富納特創新科技有限公司
• 主分類號: G01P5/10
• 分類號: G01P5/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種熱線風速儀，包括一探測元件、一信號放大器及一信號處理器，所述探測元件、信號放大器與信號處理器之間相互電連接，所述信號放大器用于接收探測元件的信號并將信號放大；所述信號處理器用于將信號放大器產生的信號進行計算和處理；所述探測元件包括一熱線，該熱線為一碳納米管復合導線。所述碳納米管復合導線包括：一碳納米管單紗，該碳納米管單紗由多個碳納米管沿該碳納米管單紗軸向旋轉加捻構成，該碳納米管單紗的捻度為10轉/厘米到300轉/厘米，該碳納米管單紗的直徑為50納米到30微米；以及一金屬層，包覆于所述碳納米管單紗的外表面，該金屬層厚度為50納米到5微米。

技術領域

本發明涉及一種熱線風速儀。

背景技術

熱線風速儀是一種用于測量流場速度的儀器，通常采用的測速感應元件為金屬絲，稱為熱線，材料為鎢或鉑等金屬絲。熱線風速儀的作用原理是將通以電流而被加熱的熱線置于通道中，當氣體流過它時則將帶走一定的熱量，此熱量與流體的速度有關。熱線風速儀有兩種工作模式：第一種是恒流式，亦稱定電流法，即通過熱線的電流保持不變，氣體帶走一部分熱量后熱線的溫度就降低，流速愈大溫度降低得就愈多，溫度變化時，熱線電阻改變，兩端電壓變化，因而測得金屬絲的溫度則可得知流速的大小。第二種是恒溫式，亦稱定電阻法（即定溫度法），改變加熱的電流使氣體帶走的熱量得以補充，而使金屬絲的溫度保持不變（也稱金屬絲的電阻值不變），這時流速愈大則所需加熱的電流也愈大，根據所需施加的電流（加熱電流值）則可得知流速的大小。上述兩種工作模式的計算原理均是基于熱線的溫度與熱線的電阻之間的關系函數。即，溫度對熱線的電阻影響越大，熱線風速儀的靈敏度越高。根據電阻定律，金屬絲的電阻公式為R=ρL/S，其中，ρ為金屬絲的電阻率，Ｌ為金屬絲的長度，Ｓ為金屬絲的橫截面積。金屬絲的電阻率ρ與金屬絲的溫度有關，可見在金屬絲長度一定的情況下，橫截面積越小，熱線的溫度對熱線的電阻影響越大。因此，金屬絲越細，熱線風速儀的靈敏度越高。然而，當由金屬或合金作成的超細導線的直徑達到微米級甚至更小時，金屬絲易斷，而且受目前工藝水平的限制，很難制得超細的一維金屬絲。因此，目前的熱線風速儀不夠靈敏，而且熱線壽命較短。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種靈敏度較高，且熱線導電性能好壽命長的熱線風速儀。

一種熱線風速儀，包括一探測元件、一信號放大器及一信號處理器，所述探測元件、信號放大器與信號處理器之間相互電連接，所述信號放大器用于接收探測元件的信號并將信號放大；所述信號處理器用于將信號放大器產生的信號進行計算和處理；所述探測元件包括一熱線，該熱線為一碳納米管復合導線。所述碳納米管復合導線包括：一碳納米管單紗，該碳納米管單紗由多個碳納米管沿該碳納米管單紗軸向旋轉加捻構成，該碳納米管單紗的捻度為10轉/厘米到300轉/厘米，該碳納米管單紗的直徑為50納米到30微米；以及一金屬層，包覆于所述碳納米管單紗的外表面，該金屬層厚度為50納米到5微米。

與現有技術相比較，由本發明提供的熱線風速儀采用碳納米管復合導線作為熱線，通過優化所述碳納米管單紗的直徑和捻度，從而可以使碳納米管復合導線的直徑較小的情況下，顯著提高所述碳納米管復合導線的機械性能，使碳納米管復合導線在直徑較小的情況下仍具有較高強度，因此，采用碳納米管導線的熱線與金屬絲相比在相同的強度下具有更小的直徑，熱線風速儀的靈敏度較高且使用壽命較長。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的熱線風速儀的結構示意圖。

圖2為本發明實施例提供的探測元件的結構示意圖。

圖3為本發明實施例提供的碳納米管復合導線的掃描電鏡照片。

圖4為本發明實施例提供的碳納米管復合導線中的碳納米管單紗的拉伸應力曲線。

主要元件符號說明