一文讀懂風向風速傳感器

來源：電子元件技術網 2022-01-28 10:30:29

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熱線式風速傳感器有恒流與恒溫兩種設計電路。恒溫式熱線風速傳感器較為常用。恒溫法原理是測量過程中保持熱絲溫度恒定，使電橋平衡，此時熱絲電阻保持不變，氣流速度只是電流的單值函數(shù)，根據(jù)已知的氣流速度與電流的關系可求得通過末端裝置的氣流速度。恒流式熱線風速傳感器在測量過程中保持流經熱絲的電流值不變。當電流值不變時，氣流速度僅僅與熱絲電阻有關。根據(jù)已知的氣流速度與熱絲電阻的關系可求得通過風速傳感器的氣流速度。

熱線式風速傳感器可測量脈動風速。恒流式風速傳感器熱慣性較大，恒溫式風速傳感器的熱慣性相對較小，具有較高的速度響應。熱線式風速傳感器的測量精度均不很高，使用時要注意溫度補償。

皮托管風速傳感器工作原理

皮托管，又名“空速管”，“風速管”，是測量氣流總壓和靜壓以確定氣流速度的一種管狀裝置，由法國H.皮托發(fā)明而得名。

用實驗方法直接測量氣流的速度比較困難，但氣流的壓力則可以用測壓計方便地測出。它主要是用來測量飛機速度的，同時還兼具其他多種功能。因此，可用皮托管測量壓力，再應用伯努利定理算出氣流的速度。皮托管由一個圓頭的雙層套管組成(見圖)，外套管直徑為D，在圓頭中心O處開一與內套管相連的總壓孔，聯(lián)接測壓計的一頭，孔的直徑為0.3～0.6D。在外套管側表面距O約3～8D的C處沿周向均勻地開一排與外管壁垂直的靜壓孔，聯(lián)接測壓計另一頭，將皮托管安放在欲測速度的定常氣流中，使管軸與氣流的方向一致，管子前緣對著來流。當氣流接近O點處，其流速逐漸減低，流至O點滯止為零。所以O點測出的是總壓P。其次，由于管子很細，C點距O點充分遠，因此C點處的速度和壓力已經基本上恢復到同來流速度V和壓力P相等的數(shù)值，因而在C點測出的是靜壓。對于低速流動(流體可近似地認為是不可壓縮的)，由伯努利定理得確定流速的公式為：

根據(jù)測壓計測出的總壓和靜壓差P-P，以及流體的密度ρ，可以按照式(1)求出氣流的速度。

超聲波風速傳感器工作原理

超聲波風速傳感器的工作原理是利用超聲波時差法來實現(xiàn)風速的測量。由于聲音在空氣中的傳播速度，會和風向上的氣流速度疊加。假如超聲波的傳播方向與風向相同，那么它的速度會加快;反之，若超聲波的傳播方向若與風向相反，那么它的速度會變慢。所以，在固定的檢測條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風速函數(shù)對應。通過計算即可得到精確的風速和風向。由于聲波在空氣中傳播時，它的速度受溫度的影響很大;風速傳感器檢測兩個通道上的兩個相反方向，因此溫度對聲波速度產生的影響可以忽略不計。

超聲波風速傳感器它具有重量輕、沒有任何移動部件、堅固耐用的特點，而且不需維護和現(xiàn)場校準，能同時輸出風速和風向?？蛻艨筛鶕?jù)需要選擇風速單位、輸出頻率及輸出格式。也可根據(jù)需要選擇加熱裝置(在冰冷環(huán)境下推薦使用)或模擬輸出?？梢耘c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備連用。如果需要，也可以多臺組成一個網絡進行使用。

超聲波風速風向儀是一種較為先進的測量風速風向的儀器。由于它很好地克服了機械式風速風向儀固有的缺陷，因而能全天候地、長久地正常工作，越來越廣泛地得到使用。它將是機械式風速儀的強有力替代品。

超聲波風速傳感器特點：

1、采用聲波相位補償技術，精度更高;

2、采用隨機誤差識別技術，大風下也可保證測量的低離散誤差，使輸出更平穩(wěn);

3、針對細雨，濃霧天氣的測量補償技術，具有更強的環(huán)境適應力;

4、數(shù)字濾波技術，抗電磁干擾能力更強;

5、無啟動風速限制，零風速工作，適合室內微風的測量，無角度限制(360°全方位)，同時獲得風速、風向的數(shù)據(jù);

6、測量精度高;性能穩(wěn)定;低功耗不需校準;

7、結構堅固，儀器抗腐蝕性強，在安裝和使用時無需擔心損壞;

8、設計靈活，輕巧，攜帶輕便，安裝、拆卸容易;

9、信號接入方便，同時提供數(shù)字和模擬兩種信號;

10、不需維護和現(xiàn)場校準，真正的0～359°工作 (無死角)。