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          風速風向傳感器的三種超聲波測速方法

          發表時間:2021-06-16 18:05【 閱讀量:-

            隨著物聯網技術和傳感器技術的發展,越來越智能化,逐步向無人值守的全天發展方向發展。因此,現代氣象站急需一種高精度、免維護的風速風向傳感器。


            傳統的機械風速風向傳感器有旋轉部件,容易磨損。惡劣天氣可能會損壞機械結構。沙塵和鹽霧也會引起腐蝕。同時,機械式風速計由于摩擦的存在,仍具有起始風速。低于初始值的風速將無法帶動螺旋槳或風杯旋轉。因此,低于起始風速的微風機械風速計將無法測量。為了克服傳統風杯式風速計固有的缺點,一種新型超聲波風速計應運而生。


            超聲波風速風向傳感器以其響應速度快、測量精度高、維護使用方便等優點,在工業領域和科學研究中得到了廣泛的應用。超聲波風速風向傳感器主要利用四個垂直放置的超聲波傳感器發出的超聲波頻差來計算風速和風向,并通過傳感器輸出風速(m/s)和風向(°)。


            三種超聲波測速方法


            超聲波風速測量主要有時差法、頻差法、相位差法和相關法。


            1.時差法


            時差法很常見,其原理是:在平靜的空氣中,聲波的傳播速度會隨著風向的氣流而改變。如果風向和聲波的傳播方向相同,聲波的傳播速度就會增大,反之,聲波的傳播速度就會減小。


            超聲波在空氣中傳播時,順風方向和逆風方向存在速度差。當它傳播一定距離時,這個速度差反映了一個時間差,這個時間差與被測風速呈線性關系。因此,超聲波風速風向傳感器以固定頻率依次發射超聲波,測量超聲波在兩個方向的到達時間,從而獲得順風向和逆風向的傳播速度,通過后可得到風速值。處理和轉換。


            2.頻差法


            頻差法是一種具有多個周期的直接方法。這種方法的精度是直接時差法循環次數的倍數。適用于中、小口徑管道。優點是精度高,受溫度影響小。缺點是受環境影響,工作不穩定。


            3.相位差法


            相位差法是通過將時間差轉換為相位來測量風速。


            超聲波風速風向傳感器的問題


            風向角瞬變問題:在分析二維超聲波風速風向傳感器測得的風向信號時,風向數據中普遍存在風向角瞬變現象,即風向角出現異常嚴重,短時間內大。波動。風向角瞬變時段的風向信號波動特征與其他時段明顯不同。只有深入了解風向角瞬變現象的成因,才能判斷該現象是否會影響后續的風向角信號波動分析。如果有不利影響,還應采取適當的方法對風向信號進行合理修正。


            超聲波風速風向傳感器目前廣泛應用于電力安全監測、橋梁隧道、海洋船舶城市環境監測、道路安全等領域。超聲波風速計的諸多優點使其應用越來越廣泛,未來將占據風速測量裝置的領先地位。

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