近日氣象預(yù)警，本月12、13日兩天將有數(shù)十年不遇的颶風(fēng)侵襲，將會(huì)大面積影響大家周末出行，無(wú)奈只能留家避風(fēng)。值此閑暇之余，我們繼續(xù)風(fēng)的話題。本文開(kāi)始，我們開(kāi)啟關(guān)于風(fēng)速傳感器的另一個(gè)重要板塊的探討——有關(guān)風(fēng)速傳感器技術(shù)參數(shù)的解讀。

關(guān)于熱式風(fēng)速傳感器的技術(shù)參數(shù)

     熱式風(fēng)速傳感器相關(guān)技術(shù)參數(shù)較多，有“測(cè)試范圍”、“測(cè)試精度”、“分辨率”、“供電電壓”、“通信方式”、“防護(hù)等級(jí)”、“年衰減度”、“使用壽命”等等……。技術(shù)參數(shù)是評(píng)價(jià)傳感器性能的重要依據(jù)，也是用戶選擇風(fēng)速傳感器的主要參考。同時(shí)，技術(shù)參數(shù)更是決定傳感器價(jià)格的主要因素之一！那么這么多的參數(shù)，要想在選擇和使用風(fēng)速傳感器中做到客觀理性、識(shí)詐避坑，確實(shí)不是一件易事！

關(guān)于參數(shù)虛標(biāo)

       在當(dāng)前的科學(xué)儀器及傳感器行業(yè)，如眾多其他行業(yè)一樣，早已卷的血雨腥風(fēng)！市場(chǎng)上大量充斥著價(jià)格超低、指標(biāo)超 “高”、宣傳超“?！钡漠a(chǎn)品，實(shí)則是給用戶預(yù)埋了很多坑，讓人防不勝防。正是部分商家肆無(wú)忌憚的虛假宣傳、參數(shù)肆意虛標(biāo)的行為，不僅給廣大用戶帶來(lái)了極大的困擾和利益損害，也極大地?fù)p害了本土傳感器行業(yè)的信譽(yù)和形象。而與此同時(shí)，對(duì)于大多數(shù)用戶而言，由于缺乏相關(guān)知識(shí)，且基本都不具備驗(yàn)證產(chǎn)品指標(biāo)真實(shí)性的條件，所以也就總是不斷的避阱入坑、頻頻中招。

       虛假宣傳、參數(shù)虛標(biāo)，已然成為了科學(xué)儀器行業(yè)難以去除的 “牛皮癬”。面對(duì)相對(duì)混亂的市場(chǎng)環(huán)境，要求人人都練就一雙 “火眼金睛”，去準(zhǔn)確甄別產(chǎn)品的優(yōu)劣顯然不現(xiàn)實(shí)。但對(duì)基礎(chǔ)的技術(shù)參數(shù)的概念、背景知識(shí)的了解是必要的。建通科技作為超20年自主研發(fā)儀器傳感器科技企業(yè)，亦深受無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)、惡意侵權(quán)之害久矣！這里，和大家一起逐個(gè)解剖各項(xiàng)重要指標(biāo)參數(shù)，深入探討一下各參數(shù)的特征特點(diǎn)。望能為大家在后續(xù)的風(fēng)速傳感器選用當(dāng)中有所幫助，為能夠正確選型、防詐避坑提供一些有價(jià)值的參考信息！今天我們就先從最主要指標(biāo)之一——“測(cè)試范圍”說(shuō)起！

測(cè)試范圍

      風(fēng)速傳感器的測(cè)試范圍不難理解，即指?jìng)鞲衅骺蓽y(cè)試風(fēng)速上下限之間的整個(gè)區(qū)間。顧名思義測(cè)試范圍的下限是指?jìng)鞲衅髂軌蚩煽繖z測(cè)到的較低風(fēng)速；上限則是指在不損壞傳感器且能保證測(cè)量精度在規(guī)定范圍內(nèi)的最高風(fēng)速。比如，一款熱式風(fēng)速傳感器的測(cè)量范圍是 0.05～10m/s，意味著它能準(zhǔn)確測(cè)量不低于 0.05m/s 且不高于 10m/s 的風(fēng)速。

      對(duì)于熱式風(fēng)速傳感器，其測(cè)試范圍的大小，是由其測(cè)試原理決定的。熱式風(fēng)速是基于熱傳遞原理工作的，當(dāng)氣流流過(guò)傳感器的發(fā)熱元件時(shí)，會(huì)帶走熱量，通過(guò)測(cè)量發(fā)熱元件的溫度變化或熱量損失，從而得出風(fēng)速。由以上原理可以看出，寬的測(cè)試范圍，往往需要較大的加熱功率、較寬的響應(yīng)特性方可實(shí)現(xiàn)。范圍越寬，對(duì)探頭和電路的要求也就更高。所以一般來(lái)說(shuō)，測(cè)量范圍越寬的熱式風(fēng)速傳感器，其成本也就越高。

     上述可見(jiàn)，確定風(fēng)速傳感器的測(cè)試范圍其實(shí)就是要確定傳感器可測(cè)試的上下限。而講傳感器可測(cè)試的上下限值，就又不得不結(jié)合風(fēng)速傳感器研發(fā)生產(chǎn)必要的校準(zhǔn)裝置——風(fēng)洞來(lái)一起探討。

風(fēng)洞與測(cè)試上下限

       作為風(fēng)速傳感器自主生產(chǎn)廠家，擁有性能穩(wěn)定、技術(shù)指標(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)洞，是需必要的基礎(chǔ)條件。就如你從某個(gè)商家點(diǎn)了個(gè)外賣(mài)，他連個(gè)廚房都沒(méi)有，卻聲稱(chēng)他所供的食物是符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的，能信嗎？但我們知道，當(dāng)前這樣的商家卻不在少數(shù)。所以，是否有專(zhuān)業(yè)的風(fēng)洞裝置以及風(fēng)洞性能是否達(dá)標(biāo)，決定了一個(gè)風(fēng)速傳感器廠商所供產(chǎn)品能否達(dá)到指標(biāo)要求。

我們先了解一下風(fēng)洞與風(fēng)速傳感器可測(cè)試下限值關(guān)系：

      因空氣對(duì)流的特性，在發(fā)熱的風(fēng)速探頭表面附近的空氣是不會(huì)靜止不動(dòng)的，即不會(huì)是絕對(duì)的零風(fēng)速。相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究證明，在封閉穩(wěn)定不受干擾的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，常溫下熱式風(fēng)速探頭表面自然對(duì)流產(chǎn)生的空氣流速約0.006m/s左右（不同探頭溫度不同，對(duì)流值會(huì)有所不同）。但在實(shí)際中，這樣的環(huán)境是很少的，空氣自身的擾動(dòng)產(chǎn)生背景噪聲往往都會(huì)遠(yuǎn)大于0.01m/s，所以準(zhǔn)確測(cè)試如此低的風(fēng)速幾乎是不可能的。同時(shí)，這么低的風(fēng)速，傳統(tǒng)風(fēng)洞也是無(wú)法模擬出來(lái)的，只能通過(guò)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的逆向型“風(fēng)洞”來(lái)實(shí)現(xiàn)。即采用傳感器在直線或圓形軌道上按設(shè)定速度運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)速模擬，下面了解一下該實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)背景。

       為實(shí)現(xiàn)更低風(fēng)速的測(cè)試，世界各國(guó)先后建立了超低風(fēng)速風(fēng)洞。典型的有20世紀(jì)60年代英國(guó)NPL研發(fā)了旋臂機(jī)校準(zhǔn)風(fēng)速儀；意大利INRIM在地下實(shí)驗(yàn)室建立了微風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)裝置；日本NMIJ利用長(zhǎng)105 m的地下隧道建立了相對(duì)法的微風(fēng)速計(jì)量標(biāo)；近年來(lái)我國(guó)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院在基地深度8．3 m的地下實(shí)驗(yàn)室建也建有83 m直線導(dǎo)軌，該實(shí)驗(yàn)空間有良好的溫度分布，利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施搭建了第一套微風(fēng)速校準(zhǔn)風(fēng)洞。由于地下隧道良好的溫場(chǎng)分布，使得微風(fēng)速下風(fēng)速儀的校準(zhǔn)將干擾減少到較低。但國(guó)家院的這個(gè)實(shí)驗(yàn)室不對(duì)外提供校準(zhǔn)服務(wù)，僅用于科研和基準(zhǔn)。

      在實(shí)際計(jì)量校準(zhǔn)中，目前可通過(guò)LDV測(cè)試到0.1m/s是經(jīng)過(guò)眾多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可信度較高的下限值，但由于LDV在測(cè)量流速時(shí)，必須在流體中散播散射粒子，而散射粒子在低速流動(dòng)下的跟隨性無(wú)法得到有效的量化驗(yàn)證，因此LDV在測(cè)量小于0.1m/s微風(fēng)速時(shí)的準(zhǔn)確度水平也會(huì)遭到質(zhì)疑。綜合上述內(nèi)容，從計(jì)量嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕嵌瘸霭l(fā)，目前國(guó)家計(jì)量院及大多數(shù)地方計(jì)量機(jī)構(gòu)，在民品校準(zhǔn)服務(wù)上，能出具正式測(cè)試報(bào)告的可測(cè)下限值一般不低于0.2m/s。

      所以，一般風(fēng)速傳感器制造廠商，如標(biāo)注下限可測(cè)試到低于0.01m/s是不符合熱式風(fēng)速探頭物理特性的；標(biāo)注下限可測(cè)試到低于0.05m/s也是可信度較低的，一是目前這樣的基準(zhǔn)無(wú)處溯源，二是這樣的風(fēng)速場(chǎng)大部分普通廠商是沒(méi)有條件模擬的。建通科技目前可測(cè)試下限做到0.05m/s，是基于公司建設(shè)有自己的旋臂風(fēng)洞設(shè)備，該設(shè)備可穩(wěn)定模擬0.05-0.1m/s的風(fēng)速，該微小風(fēng)速段也通過(guò)了計(jì)量送檢標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速傳感器的特性曲線進(jìn)行的延展計(jì)算驗(yàn)證。此外，建通科技和中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院長(zhǎng)期有良好的合作關(guān)系，在≥0.1m/s的范圍內(nèi)，溯源標(biāo)準(zhǔn)都能保證來(lái)自于國(guó)家計(jì)量院。

       關(guān)于風(fēng)洞和測(cè)試上限：對(duì)于熱式風(fēng)速傳感器，其散熱功率不僅與風(fēng)速有關(guān)，同時(shí)，也極大受環(huán)境溫度的影響。所以，熱式風(fēng)速傳感器的可測(cè)試上限，一般不會(huì)太高。目前，能見(jiàn)到的熱式風(fēng)速傳感器最高測(cè)量風(fēng)速100m/s左右。還有一種用鎢絲特制的熱線風(fēng)速傳感器，因鎢絲在空氣當(dāng)中400攝氏度以上才發(fā)生輕微氧化，所以可以加熱到較高溫度。使得這種熱線式風(fēng)速探頭可達(dá)亞音速300m/s。當(dāng)然這類(lèi)傳感器制造困難，價(jià)格也較高，僅適用于科研級(jí)，不具有普及性。最常見(jiàn)的熱式風(fēng)速上限一般30m/s左右。目前大多數(shù)計(jì)量機(jī)構(gòu)，包括國(guó)家計(jì)量院、中國(guó)氣象局、中國(guó)建筑科學(xué)研究院等的檢測(cè)中心，可提供測(cè)試服務(wù)的上限一般都不高于30m/s，也足以證明其普遍性。當(dāng)然，高于40m/s的風(fēng)洞，其功率、綜合性能非普通風(fēng)洞所能滿足，造價(jià)也會(huì)大幅增加，對(duì)于多數(shù)廠家的是一種實(shí)力考驗(yàn)?？傊瑥S商所宣傳風(fēng)速上限可達(dá)到多少，前提是其是否具備相應(yīng)規(guī)格的風(fēng)洞設(shè)備，否則就是“鞋上去了腳沒(méi)上去”，逗人玩兒！

做個(gè)小結(jié)：

     目前風(fēng)速傳感器可測(cè)下限在0.1m/s可信度是比較高的，計(jì)量機(jī)構(gòu)可出具報(bào)告的下限則在0.2m/s以上；即多數(shù)計(jì)量機(jī)構(gòu)和可提供檢測(cè)服務(wù)的范圍：0.2-30m/s；在行業(yè)計(jì)量所，如航天等單位有的可提供40m/s甚至60m/s的校準(zhǔn)，但嚴(yán)格來(lái)講只是具備測(cè)試能力溯源是無(wú)法溯到國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)。

至于選型中如何避坑，似乎也沒(méi)有什么偏方，只能下猛藥：