热线风速仪的工作原理可以清晰地分点表示和归纳如下：

工作原理概述

热线风速仪是将流速信号转变为电信号的一种测速仪器，其基本原理是通过将一根通电加热的细金属丝（称为热线）置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致热线温度变化从而引起电阻变化，进而将流速信号转变成电信号。

热线风速仪的工作模式

热线风速仪有两种主要的工作模式：

1. 恒流式（定电流法）

• 通过热线的电流保持不变。

• 当气体流过热线时，会带走一定的热量，导致热线温度降低。

• 流速越大，带走的热量越多，热线温度降低得也越多。

• 温度变化时，热线电阻改变，两端电压变化，由此可以测量流速。

2. 恒温式（定电阻法或定温度法）

• 热线的温度保持不变（如保持150℃）。

• 通过改变加热的电流来补充气体带走的热量，使热线温度保持不变。

• 流速越大，所需加热的电流也越大，根据所需施加的电流可以度量流速。

热线风速仪的特点

• 热线长度和直径：热线长度一般在0.5～2毫米范围，直径在1～10微米范围，材料通常为铂、钨或铂铑合金等。

• 热膜风速仪：若以一片很薄的金属膜（厚度小于0.1微米）代替金属丝，即为热膜风速仪，功能与热丝相似，但多用于测量液体流速。

• 组合式热线：热线除普通的单线式外，还可以是组合的双线式或三线式，用以测量各个方向的速度分量。

工作流程

1. 热线加热：热线通过电流加热，使其温度高于周围流体的温度。

2. 热量交换：当流体流过热线时，会带走热线的一部分热量，导致热线温度降低。

3. 电信号输出：热线温度的变化会引起电阻变化，从而改变热线两端的电压，产生电信号。

4. 流速计算：通过分析热线两端电压的变化，可以计算出流体的流速。

归纳

热线风速仪通过测量热线在气流中的温度变化来推算出流体的流速，具有响应速度快、测量精度高等优点。其工作原理基于热平衡原理，通过恒流式或恒温式工作模式实现流速的准确测量。同时，热线风速仪的探头设计小巧，对流场干扰小，适用于各种流体流速的测量。