В чем разница между механическими и ультразвуковыми датчиками ветра?

Механические анемометры и ультразвуковые анемометры — это два распространенных типа приборов для измерения скорости ветра, которые имеют некоторые существенные различия в принципах работы и областях применения:

Устройство и принцип работы датчика ветра

Механический датчик ветра

Структура: механические датчики ветра обычно делятся на две части, датчик скорости ветра и датчик направления ветра, а не на интегрированную конструкцию. Датчик скорости ветра часто принимает структуру чаши ветра, например, структуру вращающейся рамы с тремя или четырьмя чашками, посредством вращения чаши ветра для измерения скорости ветра. Датчик направления ветра принимает механическую структуру флюгера ветра и определяет направление ветра посредством вращения флюгера ветра.

Принцип работы: Датчик скорости ветра использует вращение ветровой чашки для линейного преобразования скорости ветра в скорость вращения вращающейся рамки, а затем преобразует скорость вращения в электрический сигнал для вывода через фотоэлектрические переключатели и другие устройства. Датчик направления ветра, с другой стороны, передает информацию о направлении ветра на коаксиальный кодовый диск и другие устройства посредством вращения флюгера и выводит соответствующее значение направления ветра.

Ультразвуковой датчик ветра

Структура: Ультразвуковой датчик ветра — это устройство «все в одном», которое использует принцип ультразвуковых волн для измерения скорости и направления ветра. Обычно он содержит передатчик и приемник и вычисляет скорость и направление ветра, передавая ультразвуковые волны и измеряя время их распространения или изменение частоты.

Принцип работы: Ультразвуковые датчики ветра используют метод ультразвуковой разницы во времени для измерения скорости и направления ветра. Когда ультразвуковые волны распространяются в воздухе, на их скорость влияет ветер. Если направление распространения ультразвуковых волн совпадает с направлением ветра, скорость будет увеличиваться; и наоборот, если направление противоположное, скорость будет уменьшаться. Измеряя разницу во времени между распространением ультразвуковых волн в направлениях по ветру и против ветра, можно рассчитать скорость и направление ветра. Этот датчик не требует движущихся частей и, следовательно, является бесконтактным методом измерения без механических потерь.

Преимущества и недостатки механических датчиков ветра и ультразвуковых датчиков ветра

Механический датчик ветра

Преимущества: относительно простая конструкция, низкая стоимость, простота обслуживания и замены.

Механические датчики ветра: обычно более высокая точность, особенно стабильная работа при более высоких скоростях ветра.  

Недостатки: наличие вращающихся частей, требуется определенная скорость стартового ветра для измерения, а точность измерения сильно зависит от механической структуры. Кроме того, механические части могут изнашиваться при длительном использовании, что влияет на точность измерения и срок службы.

Ультразвуковой датчик ветра

Преимущества: нет необходимости во вращающихся частях, высокая точность измерения, быстрая скорость отклика, возможность одновременного измерения мгновенного значения скорости и направления ветра. Не зависит от температуры, влажности и других факторов окружающей среды, хорошая стабильность.

Ультразвуковой датчик ветра: высокая чувствительность, может измерять скорость ветра вплоть до легкого бриза, не подвержен механическому износу.

Недостатки: относительно высокая стоимость и высокие требования к устройствам передачи и приема ультразвука.

Сценарии применения датчика ветра

Механический датчик ветра: подходит для случаев, когда требования к точности измерений не особенно высоки, а стоимость ограничена, например, на станциях общих метеорологических наблюдений, при агрометеорологическом мониторинге.

Ультразвуковой датчик ветра: больше подходит для случаев с повышенными требованиями к точности измерений и скорости отклика, например, для прогнозирования погоды, ветроэнергетики, аэрокосмической отрасли и других областей.

Подводя итог, можно сказать, что механические датчики ветра и ультразвуковые датчики ветра имеют существенные различия в структуре, принципе работы, преимуществах и недостатках, а также в сценариях применения. Какой датчик выбрать, необходимо определить в соответствии с конкретными потребностями и сценариями измерений.