STEP #5 - Il principio fisico - Introduzione

Il funzionamento dell’anemometro a filo caldo (AFC) è basato su due principi fisici che verranno discussi di seguito: il primo è l’elettronica che elabora i dati acquisti e varia i valori di input al variare delle condizioni di output, il secondo è il bilancio termico che avviene all’ interfaccia tra il filo caldo e la corrente fluida. Si andrà a discutere dell’anemometro a filo caldo a temperatura costante perché, nonostante abbia lo svantaggio di basarsi su un circuito più complesso rispetto all’anemometro a corrente costante, presenta maggiori vantaggi nel suo utilizzo.

Si possono così riassumere le differenze tra i due metodi:

-          Nell’AFC a temperatura costante (CTA) la resistenza del filo è misurata per dedurne la temperatura. L’entità della resistenza del sensore è ricavata misurando il voltaggio lungo il filo e poi usando una relazione non lineare tra voltaggio e resistenza. La sorgente di corrente a questo punto varia per mantenere il filo ad una data temperatura per effetto Joule. L'ammontare di corrente per mantenere costante la resistenza, e così anche la temperatura, è indice della velocità del flusso.

-          Nell’AFC a corrente costante (CCA) il ruolo delle variabili è invertito. Qui una determinata corrente passa attraverso la sonda che agisce come resistore. Come il filo si raffredda a causa del flusso d’aria, così la resistenza diminuisce, ed il cambiamento è indice ancora della velocità del flusso.

CCA se I=cost à R_w= var        CTA se R_w=cost à I= var

Di seguito un elenco di costanti e variabili che si useranno in seguito:

I = corrente che scorre lungo il filo                                                  R_w = resistenza del filo

R₀ = resistenza relativa alla temperatura di riferimento                   R_v = resistenza variabile

T_w = temperatura del filo                                                                  T₀ = temperatura di riferimento

b = coefficiente di temperatura della resistenza [K^-1]                       E = C_wT_w con C_w = capacità termica del filo

A_w = superficie del filo D = diametro filo L = lunghezza filo              ρ = densità fluido [kg/m³]

h = coefficiente di trasferimento termico [W/(m²K)]                           E = tensione in uscita dall’ AO

λ = coefficiente di conducibilità termica [W/(m K)]                             μ = viscosità dinamica fluido [(N s)/m²]

E₀ = tensione in uscita dall’ AO quando ponte Wh. è bilanciato

Sitografia:

https://www.eeworldonline.com/the-hot-wire-anemometer-part-1-principles-faq/

[Tutti i link controllati e funzionanti il 13 Gennaio 2020]