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(jì)電路。恒溫式熱線風(fēng)速傳感器較為常用。恒溫法原理是測(cè)量過程中保持熱絲溫度恒定，使電橋平衡，此時(shí)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(cè)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(shí)，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(cè)量脈動(dòng)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(duì)較小，具有較高的速度響應(yīng)。熱線式風(fēng)速傳感器的測(cè)量精度均不很高， 使用時(shí)要注意溫度補(bǔ)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(cè)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(shí)驗(yàn)方法直接測(cè)量氣流的速度比較困難，但氣流的壓力則可以用測(cè)壓計(jì)方便地測(cè)出。它主要是用來測(cè)量飛機(jī)速度的，同時(shí)還兼具其他多種功能。因此，可用皮托管測(cè)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(gè)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(cè)壓計(jì)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(cè)壓計(jì)另一頭，將皮托管安放在欲測(cè)速度的定常氣流中，使管軸與氣流的方向一致，管子前緣對(duì)著來流。當(dāng)氣流接近O點(diǎn)處，其流速逐漸減低，流至O點(diǎn)滯止為零。所以O(shè)點(diǎn)測(cè)出的是總壓P。其次，由于管子很細(xì)，C點(diǎn)距O點(diǎn)充分遠(yuǎn)，因此C點(diǎn)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(diǎn)測(cè)出的是靜壓。對(duì)于低速流動(dòng)(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(cè)壓計(jì)測(cè)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(shí)差法來實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的測(cè)量。由于聲音在空氣中的傳播速度，會(huì)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(huì)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(huì)變慢。所以，在固定的檢測(cè)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(duì)應(yīng)。 通過計(jì)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(shí)，它的速度受溫度的影響很大;風(fēng)速傳感器檢測(cè)兩個(gè)通道上的兩個(gè)相反方向，因此溫度對(duì)聲波速度產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)。

　　超聲波風(fēng)速傳感器它具有重量輕、沒有任何移動(dòng)部件、堅(jiān)固耐用的特點(diǎn)， 而且不需維護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)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。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。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。如果需要，也可以多臺(tái)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行使用。

　　超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀是一種較為先進(jìn)的測(cè)量風(fēng)速風(fēng)向的儀器。 由于它很好地克服了機(jī)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(jī)械式風(fēng)速儀的強(qiáng)有力替代品。

　　超聲波風(fēng)速傳感器特點(diǎn)：

　　1、采用聲波相位補(bǔ)償技術(shù)，精度更高;

　　2、采用隨機(jī)誤差識(shí)別技術(shù)，大風(fēng)下也可保證測(cè)量的低離散誤差，使輸出更平穩(wěn);

　　3、針對(duì)細(xì)雨，濃霧天氣的測(cè)量補(bǔ)償技術(shù)，具有更強(qiáng)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(qiáng);

　　5、無啟動(dòng)風(fēng)速限制，零風(fēng)速工作，適合室內(nèi)微風(fēng)的測(cè)量，無角度限制(360°全方位)，同時(shí)獲得風(fēng)速、風(fēng)向的數(shù)據(jù);

　　6、測(cè)量精度高;性能穩(wěn)定;低功耗不需校準(zhǔn);

　　7、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，儀器抗腐蝕性強(qiáng)，在安裝和使用時(shí)無需擔(dān)心損壞;

　　8、設(shè)計(jì)靈活，輕巧，攜帶輕便，安裝、拆卸容易;

　　9、信號(hào)接入方便，同時(shí)提供數(shù)字和模擬兩種信號(hào);

　　10、不需維護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)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(dú)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(cè)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。