從科學(xué)的角度來說,風(fēng)常指空氣的水平運(yùn)動分量,包括方向和大小,即風(fēng)向和風(fēng)速,風(fēng)向是指風(fēng)吹來的方向,風(fēng)速是指是指空氣相對于地球某一固定地點(diǎn)的運(yùn)動速率。測量風(fēng)速的設(shè)備主要是用風(fēng)速傳感器,風(fēng)速傳感器的分類大體上可以分為機(jī)械式(主要有螺旋槳式、風(fēng)杯式)、超聲波風(fēng)速傳感器基于聲學(xué)原理的超聲波風(fēng)速傳感器。
一、風(fēng)杯式風(fēng)速傳感器工作原理
風(fēng)杯式風(fēng)速傳感器,又稱三杯式風(fēng)速傳感器,是一種非常常見的傳感器,是由英國的魯賓孫最早發(fā)明的。感應(yīng)部分是由三個(gè)或四個(gè)圓錐形或半球形的空杯組成。空心杯殼固定在互成120°的三叉星形支架上或互成90°的十字形支架上,杯的凹面順著一個(gè)方向排列,整個(gè)橫臂架則固定在一根垂直的旋轉(zhuǎn)軸上。
當(dāng)風(fēng)從左方吹來時(shí),風(fēng)杯1與風(fēng)向平行,風(fēng)對風(fēng)杯1的壓力在最直于風(fēng)杯軸方向上的分力近似為零。風(fēng)速越大,起始的壓力差越大,產(chǎn)生的加速度越大,風(fēng)杯轉(zhuǎn)動越快。根據(jù)風(fēng)杯的轉(zhuǎn)速(每秒鐘轉(zhuǎn)的圈數(shù))就可以確定風(fēng)速的大小。當(dāng)風(fēng)杯轉(zhuǎn)動時(shí),帶動同軸的多齒截光盤或磁棒轉(zhuǎn)動,通過電路得到與風(fēng)杯轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號,該脈沖信號由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù),經(jīng)換算后就能得出實(shí)際風(fēng)速值。
二、螺旋槳式風(fēng)速傳感器工作原理
我們知道電扇由電動機(jī)帶動風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn),在葉片前后產(chǎn)生一個(gè)壓力差,推動氣流流動。螺旋漿式風(fēng)速計(jì)的工作原理恰好與此相反,對準(zhǔn)氣流的葉片系統(tǒng)受到風(fēng)壓的作用,產(chǎn)生一定的扭力矩使葉片系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)。通常螺旋槳式傳感器通過一組三葉或四葉螺旋槳繞水平軸旋轉(zhuǎn)來測量風(fēng)速,螺旋槳一般裝在一個(gè)風(fēng)標(biāo)的前部,使其旋轉(zhuǎn)平面始終正對風(fēng)的來向,它的轉(zhuǎn)速正比于風(fēng)速。
三、超聲波風(fēng)速傳感器工作原理
超聲測風(fēng)是超聲波檢測技術(shù)在氣體介質(zhì)中的一種應(yīng)用,它是利用超聲波在空氣中傳播速度受空氣流動(風(fēng)) 的影響來測量風(fēng)速的。與常規(guī)的風(fēng)杯或旋翼式風(fēng)速儀相比這種測量方法的最大特點(diǎn)在于整個(gè)測風(fēng)系統(tǒng)沒有任何機(jī)械轉(zhuǎn)動部件,屬于無慣性測量,故能準(zhǔn)確測量出自然風(fēng)中陣風(fēng)脈動的高頻成分。超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器使用四個(gè)超聲波探頭在二維平面內(nèi)循環(huán)發(fā)送和接收超聲波,通過超聲波在空氣中傳播的時(shí)差來測量風(fēng)速和風(fēng)向。
超聲波風(fēng)速傳感器它具有重量輕、沒有任何移動部件、堅(jiān)固耐用的特點(diǎn), 而且不需維護(hù)和現(xiàn)場校準(zhǔn),能同時(shí)輸出風(fēng)速和風(fēng)向。客戶可根據(jù)需要選擇風(fēng)速單位、輸出頻率及輸出格式。可以與電腦、數(shù)據(jù)采集器或其它具有RS485或模擬輸出相符合的采集設(shè)備連用。