Hot-wire anemometer / แอนนิโมมิเตอร์แบบเส้นลวดความร้อน

เรียบเรียงโดย:

ตรวจทานโดย:

แอนนิโมมิเตอร์แบบเส้นลวดความร้อน (hot-wire anemometer) เป็นอุปกรณ์ใช้วัดการไหล (flow measurement) ที่นิยมใช้วัดความเร็วลมหรือวัดการไหลของของไหลที่อยู่ในสถานะก๊าซ โครงสร้างของแอนนิโมมิเตอร์แบบเส้นลวดความร้อนประกอบด้วย เส้นลวดความต้านทานติดตั้งที่โพรบ (รูปที่ 1) โดยทั่วไปเส้นลวดความต้านทานทำจากแพลททินัมหรือทังสเตน อุปกรณ์วัดการไหลชนิดนี้ทำงานโดยอาศัยหลักการสูญเสียความร้อนของเส้นลวดที่ได้รับความร้อน เมื่อมีลมผ่านเส้นลวดความร้อนจะเย็นตัวลง โดยอัตราการเปลี่ยนแปลงความร้อนที่เกิดขึ้นที่เส้นลวดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราเร็วของลมที่เคลื่อนที่ผ่านตัววัด ข้อดีของเครื่องมือวัดชนิดนี้ คือ ให้ค่าตอบสนองการวัดที่เร็ว ละเอียด และสามารถใช้วัดกระแสลมที่มีความเร็วต่ำได้ เนื่องจากเครื่องมือวัดมีความไว (sensitivity)ต่อการตรวจจับสูง

แอนนิโมมิเตอร์แบบเส้นลวดความร้อนแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ ชนิดควบคุมกระแสไฟฟ้าคงที่ และชนิดควบคุมอุณหภูมิคงที่

แอนนิโมมิเตอร์แบบเส้นลวดความร้อนชนิดควบคุมกระแสไฟฟ้าคงที่ เส้นลวดถูกทำให้ร้อนโดยการจ่ายกระแสไฟฟ้าคงที่ เมื่อมีลมพัดผ่านทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนจากเส้นลวดในลักษณะการพาความร้อน ทำให้อุณหภูมิ (temperature) ของเส้นลวดลดต่ำลง ส่งผลให้ค่าความต้านทานภายในเส้นลวดมีค่าลดลง ซึ่งการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานดังกล่าวแสดงความสัมพันธ์กับค่าอัตราการไหลของของไหลที่ไหลผ่านเครื่องมือวัด อย่างไรก็ตาม เครื่องมือวัดการไหลชนิดนี้ให้ค่าถูกต้อง (accuracy) ก็ต่อเมื่ออุณหภูมิของไหลที่ต้องการวัดมีค่าคงที่

แอนนิโมมิเตอร์แบบเส้นลวดความร้อนชนิดควบคุมอุณหภูมิคงที่ เมื่อมีลมพัดผ่านเส้นลวดความร้อนจะเย็นตัวลงเนื่องจากกลไกการพาความร้อน ดังนั้น หากต้องการรักษาอุณหภูมิเส้นลวดให้คงที่ ต้องจ่ายกระแสไฟฟ้าเพิ่มให้กับเส้นลวดเพื่อชดเชยความร้อนที่เส้นลวดสูญเสียไป โดยค่าพลังงานกระแสไฟฟ้าที่ต้องจ่ายให้กับเครื่องมือวัดแปรผันตามความเร็วลมที่พัดผ่าน