一文讀懂風(fēng)向風(fēng)速傳感器
熱線式風(fēng)速傳感器有恒流與恒溫兩種設(shè)計電路。恒溫式熱線風(fēng)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(guān)系可求得通過末端裝置的氣流速度。恒流式熱線風(fēng)速傳感器在測量過程中保持流經(jīng)熱絲的電流值不變。當(dāng)電流值不變時,氣流速度僅僅與熱絲電阻有關(guān)。根據(jù)已知的氣流速度與熱絲電阻的關(guān)系可求得通過風(fēng)速傳感器的氣流速度。
熱線式風(fēng)速傳感器可測量脈動風(fēng)速。恒流式風(fēng)速傳感器熱慣性較大,恒溫式風(fēng)速傳感器的熱慣性相對較小,具有較高的速度響應(yīng)。熱線式風(fēng)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(fēng)速傳感器工作原理
皮托管,又名“空速管”,“風(fēng)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(yīng)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(nèi)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(cè)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(dāng)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(shè)點測出的是總壓P。其次,由于管子很細(xì),C點距O點充分遠,因此C點處的速度和壓力已經(jīng)基本上恢復(fù)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(rèn)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(fēng)速傳感器工作原理
超聲波風(fēng)速傳感器的工作原理是利用超聲波時差法來實現(xiàn)風(fēng)速的測量。由于聲音在空氣中的傳播速度,會和風(fēng)向上的氣流速度疊加。假如超聲波的傳播方向與風(fēng)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(fēng)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(fēng)速函數(shù)對應(yīng)。 通過計算即可得到精確的風(fēng)速和風(fēng)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(fēng)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(chǎn)生的影響可以忽略不計。
超聲波風(fēng)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(zhǔn),能同時輸出風(fēng)速和風(fēng)向??蛻艨筛鶕?jù)需要選擇風(fēng)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(shè)備連用。如果需要,也可以多臺組成一個網(wǎng)絡(luò)進行使用。
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀是一種較為先進的測量風(fēng)速風(fēng)向的儀器。 由于它很好地克服了機械式風(fēng)速風(fēng)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(fēng)速儀的強有力替代品。
超聲波風(fēng)速傳感器特點:
1、采用聲波相位補償技術(shù),精度更高;
2、采用隨機誤差識別技術(shù),大風(fēng)下也可保證測量的低離散誤差,使輸出更平穩(wěn);
3、針對細(xì)雨,濃霧天氣的測量補償技術(shù),具有更強的環(huán)境適應(yīng)力;
4、數(shù)字濾波技術(shù),抗電磁干擾能力更強;
5、無啟動風(fēng)速限制,零風(fēng)速工作,適合室內(nèi)微風(fēng)的測量,無角度限制(360°全方位),同時獲得風(fēng)速、風(fēng)向的數(shù)據(jù);
6、測量精度高;性能穩(wěn)定;低功耗不需校準(zhǔn);
7、結(jié)構(gòu)堅固,儀器抗腐蝕性強,在安裝和使用時無需擔(dān)心損壞;
8、設(shè)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(zhǔn), 真正的0~359°工作 (無死角)。
風(fēng)向風(fēng)速傳感器的應(yīng)用
風(fēng)向傳感器和風(fēng)速傳感器雖然是兩種完全獨立的傳感器,但大多數(shù)情況下,這兩種傳感器是整合在同一測量設(shè)備中,通過綜合處理數(shù)據(jù)信息,共同發(fā)揮作用的。
關(guān)鍵詞: 風(fēng)向風(fēng)速傳感器
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