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Messung der Strömungsgeschwindigkeit

Hitzdraht-Anemometer

Die Hitzdraht-Anemometer nutzen den Effekt der Wärmeübertragung. Der elektrisch geheizte Messdraht gibt Wärme an das strömende Medium ab. Je höher die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums, desto größer ist die Abkühlung des Messdrahtes. Über die entstehenden Temperaturschwankungen kann man die Strömungsgeschwindigkeitsschwankungen messen. Die Hitzdraht-Anemometer bestehen aus einem Metalldraht mit einem möglichst großen Temperaturkoeffizienten, der über zwei Haltespitzen auf einem Keramikkörper aufgelötet oder aufgeklebt ist.

Abb.1
Aufbau eines Hitzdraht-Anemometers

Dieser Sensor kann einmal als Konstantstrom-Anemometer oder als Konstanttemperatur-Anemometer betrieben werden.

Bei dem Konstantstrom-Verfahren wird dem Anemometer ein konstanter elektrischer Strom zugeführt. Durch die Änderung der Temperatur des Hitzdrahtes ändert sich der Widerstand dieses Stromflusses und kann über eine Brückenschaltung (Wheatstone'sche Brücke) gemessen werden. Mit dieser Methode lassen sich sehr schnelle Temperaturänderungen erfassen.

Beim Konstanttemperatur-Verfahren wird die Temperaturänderung des Hitzdrahtes durch entsprechende Stromzufuhr kompensiert, so dass die Temperatur des Hitzdrahtes konstant bleibt. Dies wird ebenfalls über eine Wheatstone'sche Brückenschaltung und einen Proportionalverstärker realisiert:

Abb.2
Beschaltung nach dem Konstanttemperatur-Verfahren

Die Verhältniswiderstände sind fest vorgegebene Widerstände. Der Sensorwiderstand wird über den Vergleichswiderstand bestimmt. Die durch die Erwärmung des Hitzdrahtes entstehende Widerstandsänderung erzeugt eine Potentialdifferenz am Proportionalverstärkereingang und erhöht oder erniedrigt somit die Heizleistung, die dem Sensor zugeführt wird. Die Kompensationsglieder eliminieren Einflüsse verschiedener Kabelparameter.

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