Hitzdrahtanemometer & Hitzdraht-Messsysteme

Was ist ein Hitzdrahtanemometer?

Ein Hitzdrahtanemometer ist ein Messsystem zur hochdynamischen Bestimmung von Strömungsgeschwindigkeiten in Luft und anderen Gasen. Ein elektrisch beheiztes, sehr dünnes Sensorelement wird durch die vorbeiströmende Luft gekühlt. Aus der dabei entstehenden Änderung der elektrischen Größen lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit bestimmen.

Welches Hitzdraht-Messsystem eignet sich für Ihre Anwendung?

• Dynamische Strömungsgeschwindigkeit messen: CTA-Hitzdrahtbrücke 
  Typische Anwendungen: Labor, Prüfstand, Windkanal
• Mehrere Messstellen gleichzeitig erfassen: Mehrkanal-Hitzdrahtsystem 
  Typische Anwendungen: Turbulenz- und Strömungsanalyse
• Komplette Datenerfassung mit weiteren Sensoren: Hitzdraht-Datenerfassungssystem 
  Typische Anwendungen: Aerodynamik, Forschung
• Schnelle Temperaturänderungen in Luftströmungen messen: CCT-Hitzdrahtsystem 
  Typische Anwendungen: thermische Strömungsanalyse
• Lokale Strömung mit minimaler Beeinflussung messen: Hitzdrahtsonden (im sDAQ-Set enthalten)
  Typische Anwendungen: Grenzschichten, kleine Messräume

Hitzdrahtmesstechnik: Strömung und Temperatur hochdynamisch messen

Strömungsgeschwindigkeit mit CTA

Bei der Constant Temperature Anemometry (CTA) wird das Sensorelement auf einer konstanten Temperatur gehalten. Die vorbeiströmende Luft führt Wärme ab. Je höher die Strömungsgeschwindigkeit, desto mehr elektrische Leistung ist erforderlich, um die Temperatur des Hitzdrahts konstant zu halten. Nach entsprechender Kalibrierung lässt sich aus dem elektrischen Messsignal die Strömungsgeschwindigkeit bestimmen.

Durch die geringe Masse des Sensorelements reagiert der Hitzdraht sehr schnell auf Änderungen der Strömung. CTA-Hitzdrahtsysteme eignen sich deshalb besonders zur Untersuchung instationärer und turbulenter Strömungen sowie niedriger Strömungsgeschwindigkeiten.

Dynamische Temperaturmessung mit CCT

Neben der Strömungsgeschwindigkeit können mit Hitzdrahtmesstechnik auch schnelle Temperaturänderungen in Luftströmungen erfasst werden. Bei der Constant Current Thermometry (CCT) wird das Sensorelement mit einem konstanten Strom betrieben. Temperaturänderungen verändern den elektrischen Widerstand des Sensors und damit das messbare Ausgangssignal.

Die eCCT-Hitzdrahtbrücke von Althen ist speziell für hochdynamische Temperaturmessungen in bewegter Luft konzipiert. Sie arbeitet in einem kalibrierten Temperaturbereich von 0 bis 150 °C und kann dynamische Temperaturänderungen mit Frequenzen von bis zu 400 Hz erfassen. In Kombination mit passenden Hitzdrahtsonden sowie dem 4CTA- oder sDAQ-System entsteht eine vollständige Messkette für schnelle Temperaturmessungen.

Vorteile von Hitzdrahtanemometern

• Hohe zeitliche Auflösung
  Sehr schnelle Änderungen der Strömung können erfasst werden – wichtig bei turbulenten und instationären Vorgängen.
• Hohe Empfindlichkeit bei niedrigen Geschwindigkeiten
  Hitzdrahtanemometer eignen sich besonders für kleine und mittlere Luftgeschwindigkeiten.
• Geringe Beeinflussung der Strömung
  Durch kleine Sensorelemente lässt sich die lokale Strömung mit geringer Störung untersuchen.
• Mehrkanalmessungen möglich
  Mit Mehrkanalsystemen lassen sich mehrere Hitzdrahtsonden gleichzeitig betreiben.
• Komplette Messsysteme verfügbar
  Althen kombiniert Hitzdrahtsonden, Brückenelektronik, Signalaufbereitung und Datenerfassung zu abgestimmten Messketten.
• Erweiterbar um weitere Messgrößen
  Je nach System können zusätzlich Temperatur-, Druck- und barometrische Sensoren eingebunden werden.

Was ist bei Hitzdrahtmessungen zu beachten?

• Sensor und Elektronik müssen aufeinander abgestimmt und kalibriert sein.
• Änderungen der Mediumtemperatur können das Messergebnis beeinflussen.
• Die feinen Sensorelemente sind empfindlich gegenüber mechanischer Belastung.
• Verschmutzte, partikelbelastete oder korrosive Gase sind für die angebotenen Systeme nicht geeignet.
• Für andere Gase als Luft ist eine angepasste Kalibrierung erforderlich.

Warum müssen Hitzdrahtsonden kalibriert werden?

Die Wärmeabgabe eines Hitzdrahts hängt nicht nur von der Strömungsgeschwindigkeit, sondern auch von Eigenschaften des Mediums und den Umgebungsbedingungen ab. Deshalb werden Sonde und Hitzdrahtbrücke als abgestimmte Messkette kalibriert. Die Kalibrierdaten stellen den Zusammenhang zwischen elektrischem Ausgangssignal und tatsächlicher Strömungsgeschwindigkeit her.