测量小流量气体的速度的应用范围十分广泛，尤其是应用在风速风向仪上，可以非常有效的测量风的速度和方向，那么风向风速仪中测量小流量气体的原理是什么呢？你是否思考过？
      风向风速仪的流量计的基本原理是流体流过被加热的物体时导致物体温度下降。所有的热量式气流计都是基于该基本原理，但是该风向风速仪的流量计不是使用金属丝或金属片作为被加热元件，而是使用以脉冲方式工作的热电偶，其原理如图1所示。热电偶用焊点1和2表示，其材料可选用常用的热电偶材料，例如铜-康铜。

     热电偶的工作电流由一个外部恒流源4提供。当工作电流通过焊点1和2时，其中一个焊点变热，另一个焊点变冷，两个焊点最终达到的温度为T1和T2，其中T1、T2与环境温度T0之间的简单关系式为：T0-T1=T2-T0=KaIk
　　式中，Ik为通过2个焊点的电流，Ka为一个与环境温度和热电偶材质有关的常数。达到最终温度T1和T2的时间值取决于热电偶的热惯性。T1和T2温度值将是渐近地到达。在测量过程中，热电偶的加热周期可以缩短到毫秒。在操作中，由双极开关5来切断电流，然后测量程序开始。由于对环境的热传导，温度T1和T2将渐变到T0，此时将产生一个与温度成正比的电压值。这个电压值经放大器7放大，并经取样保持电路输出一个稳定的电压值。在没有流体通过时，这个电压值将逐渐减弱，其减弱的程度仅仅取决于热传导率。但是，在有流体通过热电偶时，加热和冷却过程的时间常数将会改变，因为存在热量传给热电偶然后再逐渐散失的过程。测量完成后，可以通过再加热重新开始测量。这样，根据热电偶元件的实际热惯性和传导情况就可以用相对较高的频率测出流量值。相对于环境温度，热电偶的加热量还是相对较低的，其中一个典型温度值为10℃。根据实际应用情况，可以通过许多种不同的方法来实现。
     风向风速仪的流量计的特性：1，高强度传感器：使用热量式气流计的主要问题之一是其探头较易损坏，获得一个高灵敏度和高频率响应的探头是很必要的。尽管这种流量计不要求达到与通常热线式气流计相同数量级的频率响应，但也要求达到几百赫兹的频率响应，这主要取决于探头的几何形状。在大多数应用条件下，都要求传感器具有很高的强度。这一点对于延长风向风速仪的使用寿命、保持长期稳定性和防止污染的影响都是很重要的。2，电流消耗低：通常，探头的加热温度为10℃。这意味着只需非常低的电量就可达到所需的温度值。事实上，在测量过程中由于没有加热功耗，所以总功耗是很低的。3，多路应用：实际上，用多个开关设备就可组成一个简单的多路测量系统。通过电流源的开关转换，连续地给每个探头供电流，其电流大小可通过测量放大器的输出端电压而获得。在同一时间内，只能对一个探头进行通电加热，每个通道的功耗将是很低的。其缺点就是不能同时测量。4，低功耗：低功耗意味着即使在风向风速仪的一个多通路测量系统中使用一个旧电池也可保证该系统的正常工作，其功耗仅仅只有几瓦。这一点对于许多领域的测量应用来说是很重要的。5，速度范围：此流量计首先可用于测量很低的流量。尽管在原理上没有什么问题，但对最需要的流速选用仍有限制。选用时只是适当地设计选用一个探头，以及相应的电流源和工作电流。最近，其应用范围已从cm/s数量级到50m/s。6，长期测量的稳定性:长期测量的稳定性是热线式气流计的主要问题之一，有一种特殊的情况，就是用很小的探头元件获得很快的时间响应。众所周知，对于热线式气流计来说，其热线的标定周期相对较短。在测量前后，热线都需要标定，其原因是当热线被污染后，从热线到周围环境的热交换将发生相对较大的变化。即使是在气体比较干净的环境中，污染也可能发生。本文所介绍的流量计不存在上述问题。因为该流量计的受热元件有一个相对较大的热传导表面，并且其加热电流低。为了验证这一特性，已经对该流量计进行了大量的试验。试验前对流量计进行标定，在连续试验18个月后又对其进行了标定，发现2次标定结果相同。所以可以认为该流量计在许多工业应用中，其长期稳定性是比较好的。7，标定:由于这种流量计具有非线性性能，所以必须对其进行标定。尽管在原理上这是一个缺点，但是它的非线性转换功能却是一个优点，使其在下限流量范围内具有高的测量精度，在风向风速仪的整个测量范围内具有大致相同的相对的测量精度。从热传递的观点来说，受热元件的传热几乎是一致的。这说明，只测量线性曲线上的2个点就可完成标定。尽管还没有完全消除测量曲线的非线性化，运用上述方法可以有效地简化标定过程。在一些应用场合，可以利用其具有的线性功能，以便探头可以完全互换。对于大多数管流测量应用中，速度分布改变的修正就属于线性化过程。
     本文介绍的风向风速仪的脉冲式流量计是一种通用的气体流量测量仪表，它可应用于许多领域。实际上，在与其同等价格范围的风向风速仪的流量计中，它具有准确度高、量程范围宽、多通路测量和便于与控制系统相连等特点，使得它在一般商用流量计市场中成为一个重要的新角色。