Как работает датчик скорости ветра?

Датчики скорости ветра работают на основе различных принципов в зависимости от их типа и технологии, каждый из которых предлагает определенные преимущества с точки зрения точности, долговечности и пригодности для различных условий окружающей среды и областей применения. Ниже приведено подробное объяснение того, как работают некоторые распространенные типы датчиков скорости ветра, и их соответствующие области применения:

1. Ультразвуковой датчик скорости ветра

   Ультразвуковые датчики скорости ветра используют пару ультразвуковых преобразователей для передачи и приема ультразвуковых импульсов. Эти преобразователи обычно располагаются ортогонально (перпендикулярно). Прибор измеряет время, необходимое для прохождения ультразвуковых импульсов между парами преобразователей в разных направлениях. Когда дует ветер, это предсказуемо влияет на время распространения этих импульсов на основе скорости и направления ветра. Анализируя эти временные разницы, анемометр вычисляет скорость и направление ветра. Ультразвуковые датчики скорости ветра имеют преимущество, поскольку у них нет движущихся частей, что повышает надежность и снижает требования к техническому обслуживанию.

    Принцип работы ультразвукового датчика скорости ветра:

   - Использует метод времени пролета ультразвуковых волн для измерения скорости ветра.

   - Зона датчика, оснащенная 2 парами ультразвуковых датчиков (обычно расположенных крест-накрест).

   - Скорость ветра рассчитывается путем измерения разницы времени распространения сигнала между двумя точками.

   - Этот метод позволяет избежать влияния температуры на скорость звука.

   Применение ультразвукового датчика скорости ветра:

   - Метеорологические наблюдения: предоставляют точные данные для метеорологических наблюдений, помогая выбирать место для ветряной электростанции и оптимизировать эффективность производства энергии.

   - Морские применения: измерение скорости ветра на поверхности моря, поддержка морской метеорологии, океанической инженерии и морских научных исследований.

   - Аэропорты и порты: предоставляет точные данные о направлении и скорости ветра для взлета и посадки самолетов, навигации судов и т. д. 

2. Чашечный анемометр (механический датчик скорости ветра)

   Чашечные анемометры состоят из нескольких чашек (обычно трех или более), установленных на горизонтальных рычагах, соединенных с вертикальным столбом. Когда дует ветер, он заставляет чашки вращаться вокруг вертикальной оси. Скорость вращения пропорциональна скорости ветра. Эти чашки калибруются таким образом, чтобы скорость вращения можно было преобразовать в измерение скорости ветра. Современные чашечные анемометры часто используют электронные датчики для подсчета оборотов и преобразования их в цифровые показания скорости ветра.

   Принцип работы чашечного анемометра:

   - Воздушный поток создает силу, которая заставляет датчик вращаться.

   - Центральный вал приводит в действие внутренние чувствительные элементы для генерации импульсных сигналов.

   - В диапазоне измерения скорости ветра скорость ветра находится в линейной зависимости от частоты импульсов, что позволяет рассчитать скорость ветра.

   Применение чашечного анемометра:

   - Лабораторные и промышленные применения: используются для исследования и контроля расхода газа, например, для измерения расхода воздуха при экспериментальных исследованиях.

   - Сельскохозяйственное производство: мониторинг условий на ферме и роста сельскохозяйственных культур, предоставление метеорологической поддержки сельскохозяйственному производству. 

3. Анемометр с нагреваемой проволокой (термический датчик скорости ветра)

   Принцип действия анемометра с горячей проволокой заключается в использовании очень тонкой проволоки, обычно изготавливаемой из платины, вольфрама или константана, нагреваемой электрически до постоянной температуры выше температуры окружающей среды. Когда воздух проходит по проволоке, он охлаждает ее, вызывая изменение сопротивления проволоки. Степень охлаждения напрямую связана со скоростью воздушного потока. Измеряя изменение сопротивления, прибор может вычислить скорость ветра. Этот тип датчика скорости ветра отличается высокой чувствительностью и может точно измерять очень низкие скорости воздуха.

    Принцип работы анемометра с нагреваемой проволокой:

   - На основе зависимости между скоростью рассеивания тепла горячей проволоки (или горячей пленки) в воздушном потоке и скоростью ветра.

   - Горячая проволока (или горячая пленка) нагревается до определенной температуры. Когда дует ветер, скорость рассеивания тепла изменяется, изменяя значение ее сопротивления.

   - Скорость ветра рассчитывается путем измерения изменения сопротивления.

    Применение анемометра с нагреваемой проволокой:

   - Метеорологические исследования: используются для точного измерения и анализа метеорологических данных.

   - Особые промышленные условия: используются в сценариях, требующих высокоточного измерения скорости ветра.

4. Анемометр с трубкой Пито (датчик скорости ветра с динамическим давлением)

   Принцип работы:

   - Определяет скорость ветра путем измерения разницы давления между центральной трубкой (статическая трубка давления) и боковой отверстием трубки (динамическая трубка давления).

   - Эта разница давления пропорциональна квадрату скорости ветра.

    Приложения:

   - Метеорологические наблюдения: обеспечивает поддержку данных для метеорологических наблюдений, особенно подходит для измерения скорости ветра в широком диапазоне.

   - Воздушные суда: измерение скорости ветра на воздушных судах, таких как самолеты и вертолеты, для обеспечения безопасности полетов.

 Подводя итог, можно сказать, что различные типы датчиков скорости ветра имеют свои преимущества и ограничения. Выбор датчика зависит от конкретных требований к применению и условий окружающей среды.

Технические данные датчика скорости ветра (чашечного анемометра)

NBL-W-SS-Датчики-скорости-ветра-Руководство-по-эксплуатации-V4.0.pdf

Технические данные датчика направления ветра

NBL-W-DS-wind-direction-sensor-Manual.pdf

Технический паспорт ультразвукового датчика атмосферного давления, температуры, влажности, скорости ветра и направления 5 в 1

NBL-W-51MUWS-Ультразвуковой-Интегрированный-Датчик-Погоды-Руководство-по-эксплуатации.pdf