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超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀工作原理

2018-05-02

  超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀是利用發(fā)送聲波脈沖,測量接收端的時間或頻率差別來計算風(fēng)速和風(fēng)向的測量傳感器或測量儀器。

  傳統(tǒng)的機械式風(fēng)速風(fēng)向儀存在轉(zhuǎn)動部件,容易產(chǎn)生磨損。機械結(jié)構(gòu)可能會受到惡劣天氣的損害,沙塵和鹽霧也會對其造成腐蝕。同時,由于摩擦的存在,機械式風(fēng)速風(fēng)向儀還存在啟動風(fēng)速,低于啟動值的風(fēng)速將不能驅(qū)動螺旋槳或者風(fēng)杯進行旋轉(zhuǎn)。因此對于低于啟動風(fēng)速的微風(fēng),機械式風(fēng)速儀將無法測量。為克服傳統(tǒng)風(fēng)杯式風(fēng)速風(fēng)向儀的固有缺點,新型超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀應(yīng)運而生。

  超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀沒有活動的機械部件,取而代之的是若干個超聲波傳感器。理論上可以測量的風(fēng)速范圍下限為零,不存在啟動風(fēng)速;風(fēng)速上限可以根據(jù)傳感器間距進行調(diào)整。

  超聲測風(fēng)是超聲波檢測技術(shù)在氣體介質(zhì)中的一種應(yīng)用,它是利用超聲波在空氣中傳播速度受空氣流動(風(fēng))的影響來測量風(fēng)速的。聲音在空氣中的傳播速度,會和風(fēng)向上的氣流速度疊加。若超聲波的傳播方向與風(fēng)向相同,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,它的速度會變慢。因此,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。

  與常規(guī)的風(fēng)杯或旋翼式風(fēng)速儀相比,這種測量方法的最大特點在于整個測風(fēng)系統(tǒng)沒有任何機械轉(zhuǎn)動部件,屬于無慣性測量,故能準(zhǔn)確測出自然風(fēng)中陣風(fēng)脈動的高頻成分,結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù),可在更高層次上揭示自然風(fēng)的特性,對于提高抗風(fēng)減災(zāi)能力和風(fēng)資源的合理利用具有重大意義。

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