風速傳感器是一種可以連續(xù)測量風速和風量(風量=風速*橫截面積)大小的常見傳感器。其應(yīng)用范圍廣,主要應(yīng)用于建筑機械、鐵路、港口、碼頭、電廠、氣象、索道、環(huán)境、溫室、養(yǎng)殖等。常見類型有機械式風速傳感器、熱式風速傳感器、皮托管風速傳感器和超聲波風速傳感器。
機械式風速傳感器
機械式風速傳感器主要有螺旋槳式、風杯式。
螺旋槳式速傳感器的工作原理基于對準氣流的葉片系統(tǒng)受到風壓的作用,產(chǎn)生一定的扭力矩使葉片系統(tǒng)旋轉(zhuǎn),通常螺旋槳式速傳感器通過一組三葉或四葉螺旋槳繞水平軸旋轉(zhuǎn)來測量風速,螺旋槳一般裝在一個風標的前部,使其旋轉(zhuǎn)平面始終正對風的來向,它的轉(zhuǎn)速正比于風速。
風杯式風速傳感器,又稱三杯式風速傳感器,是一種十分常見的風速傳感器,最早由英國魯賓孫發(fā)明。感應(yīng)部分是由三個或四個圓錐形或半球形的空杯組成??招谋瓪す潭ㄔ诨コ?20°的三叉星形支架上或互成90°的十字形支架上,杯的凹面順著一個方向排列,整個橫臂架則固定在一根垂直的旋轉(zhuǎn)軸上。
風杯式風速傳感器開始工作時,當風從左方吹來,風杯1與風向平行,風對風杯1的壓力在最直于風杯軸方向上的分力近似為零。風杯2與3同風向成60度角相交,對風杯2而言,其凹面迎著風,承受的風壓最大;風杯3其凸面迎風,風的繞流作用使其所受風壓比風杯2小,由于風杯2與風杯3在垂直于風杯軸方向上的壓力差,而使風杯開始順時針方向旋轉(zhuǎn),風速越大,起始的壓力差越大,產(chǎn)生的加速度越大,風杯轉(zhuǎn)動越快。
風杯開始轉(zhuǎn)動后,由于杯2順著風的方向轉(zhuǎn)動,受風的壓力相對減小,而杯3迎著風以同樣的速度轉(zhuǎn)動,所受風壓相對增大,風壓差不斷減小,經(jīng)過一段時間后(風速不變時),作用在三個風杯上的分壓差為零時,風杯就變作勻速轉(zhuǎn)動。這樣根據(jù)風杯的轉(zhuǎn)速(每秒鐘轉(zhuǎn)的圈數(shù))就可以確定風速的大小。
當風杯轉(zhuǎn)動時,帶動同軸的多齒截光盤或磁棒轉(zhuǎn)動,通過電路得到與風杯轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號,該脈沖信號由計數(shù)器計數(shù),經(jīng)換算后就能得出實際風速值。目前新型轉(zhuǎn)杯風速表均是采用三杯的,并且錐形杯的性能比半球形的好,當風速增加時轉(zhuǎn)杯能迅速增加轉(zhuǎn)速,以適應(yīng)氣流速度,風速減小時,由于慣性影響,轉(zhuǎn)速卻不能立即下降,旋轉(zhuǎn)式風速表在陣性風里指示的風速一般是偏高的成為過高效應(yīng)(產(chǎn)生的平均誤差約為10%)
機械式風速傳感器結(jié)構(gòu)簡單,價格低;但,存在機械磨損,易被風沙、冰凍、雨雪干擾,需定期維護。
熱式風速傳感器
皮托管風速傳感器
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。主要是用來測量飛機速度。
超聲波風速傳感器
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。其無啟動風速限制,零風速工作,無角度限制(360°全方位),同時獲得風速、風向的數(shù)據(jù);測量精度高,性能穩(wěn)定;但價格貴。
注意事項
風速風向傳感器是同一設(shè)備嗎?
風向傳感器和風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。