崭新的热线探头，测量结果为什么会漂？

热线风速仪测量风速时经常会遇到一个现象：在风速不变的情况下，崭新热线探头的测量结果会随时间发生改变。多次重复标定探头得到的标定结果也不符，出现了“漂移”。热线测量结果的漂移可由多种因素造成，包括环境温变、探头受到污染等，但新探头的漂移通常是金属电阻率在高温条件下变化造成的。金属丝成型的过程中，因晶体结构变形导致内部产生应力。探头温度升高时应力会得到缓解，电阻率也随之发生改变。

为新探头做“退火处理（annealing）”可以解决其电阻率变化问题。一篇学术论文（Lundström, 2015）对“退火”方法做了详细的介绍。论文指出，当电阻率变化0.4%时，对速度测量结果的影响可达5% （具体影响与流速、过热比等参数有关）。论文建议每一个新探头在使用前要在过热比2.0条件下（探头工作温度300摄氏度）工作2小时。经过2小时“退火”后，漂移现象基本可以消除。如果选择在探头工作温度150摄氏度条件下退火，则需要至少24小时。退火过程中风速为零。论文指出：有风更好，无风也行。

下图（Lundström, Fig.1）为在150，200，300摄氏度工作温度下探头电阻随时间变化情况。可见，300摄氏度下探头电阻在2小时内得以稳定，不在随时间变化。

参考文献：

Lundström, H. “Note: Improving long-term stability of hot-wire anemometer sensors by means of annealing” REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 86, 086104 (2015)