超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器工作原理

超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的工作原理是利用超聲波時(shí)差法來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)速風(fēng)向的測(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(guò)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)速儀它具有重量輕、沒(méi)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?？蛻艨筛鶕?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(zhǎng)久地正常工作，越來(lái)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)速風(fēng)向變送器與傳統(tǒng)的機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向變送器相比，具有以下四大優(yōu)點(diǎn)：

一無(wú)慣性測(cè)量，無(wú)啟動(dòng)風(fēng)速限制零風(fēng)速工作，360°全方位無(wú)角度限制，能夠同時(shí)獲得風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)值；

二采用一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，整體無(wú)移動(dòng)部件，外殼采用工程塑料材質(zhì)，磨損小，使用壽命長(zhǎng)；

三是采用隨機(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)；

四是設(shè)備不需要現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)和維護(hù)；

超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀在設(shè)備頂部配置了四個(gè)方向朝下的超聲波探頭，它們能夠在二維平面內(nèi)循環(huán)發(fā)送和接收超聲波，以超聲波在空氣中傳播的時(shí)差通過(guò)內(nèi)置的微處理器來(lái)計(jì)算出測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向的數(shù)值，通過(guò)集中器將數(shù)據(jù)以4G/GPRS的通訊方式將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心或云平臺(tái)，供用戶查看。

超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器485型超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀

數(shù)據(jù)幀格式定義

采用Modbus-RTU 通訊規(guī)約，格式如下：

初始結(jié)構(gòu) ≥4 字節(jié)的時(shí)間

地址碼 = 1 字節(jié)

功能碼 = 1 字節(jié)

數(shù)據(jù)區(qū) = N 字節(jié)

錯(cuò)誤校驗(yàn) = 16 位CRC 碼

結(jié)束結(jié)構(gòu) ≥4 字節(jié)的時(shí)間

地址碼：為變送器的地址，出廠默認(rèn)0x01。

功能碼：主機(jī)所發(fā)指令功能指示。

數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)是具體通訊數(shù)據(jù)，注意16bits數(shù)據(jù)高字節(jié)在前！

CRC碼：二字節(jié)的校驗(yàn)碼。

主機(jī)問(wèn)詢幀結(jié)構(gòu)：

從機(jī)應(yīng)答幀結(jié)構(gòu)：

寄存器地址：

通訊協(xié)議示例以及解釋

舉例：讀取變送器設(shè)備（地址0x01）的風(fēng)速和風(fēng)向?qū)崟r(shí)值

問(wèn)詢幀

應(yīng)答幀

實(shí)時(shí)風(fēng)速計(jì)算：

風(fēng)速：007D (十六進(jìn)制)= 125 => 風(fēng)速 = 1.25 m/s

實(shí)時(shí)風(fēng)向計(jì)算：

風(fēng)向：005A (十六進(jìn)制)= 90 => 風(fēng)向 = 東風(fēng)

超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器模擬量型超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀

設(shè)備采用寬壓 10~30V 直流供電，模擬量信號(hào)輸出，4~20mA、0~5V、0~10V 可選，外殼防護(hù)等級(jí)高，可以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣的檢測(cè)場(chǎng)合

電流型輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換計(jì)算

量程0~60m/s，4~20mA輸出，當(dāng)輸出信號(hào)12mA時(shí)，計(jì)算當(dāng)前風(fēng)速。風(fēng)速量程的跨度為30m/s，用16mA電流信號(hào)來(lái)表達(dá)，60m/s/16mA=3.75m/s/mA，即電流變化1mA風(fēng)速變化3.75m/s.那么可以計(jì)算測(cè)量值測(cè)量值12mA-4mA=8mA.8mA*3.75m/s/mA=30m/s，則當(dāng)前的風(fēng)速=30m/s。

電壓型輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換計(jì)算

量程0~60m/s，以0-10V輸出為例，當(dāng)輸出信號(hào)為5V時(shí)，計(jì)算當(dāng)前風(fēng)速。風(fēng)速量程的跨度為60m/s，用10V電壓信號(hào)來(lái)表達(dá)，60m/s/10V=6m/s/V，即電壓每變化1V對(duì)應(yīng)風(fēng)速變化6m/s.測(cè)量值5V-0V=5V。5V*6/m/s/V=30m/s。則當(dāng)前風(fēng)速為30m/s。

GPRS型超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀

采用GPRS或者4G模式輸出，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)布線，沒(méi)有距離限制，設(shè)備安裝的場(chǎng)所有網(wǎng)絡(luò)即可遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

工作拓?fù)鋱D

與機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器之間有什么區(qū)別

小型超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器測(cè)量原理

小型超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器：

● 采用超聲波原理，內(nèi)置四個(gè)超聲波探頭，能夠在二維平面內(nèi)循環(huán)發(fā)送和接收超聲波，并通過(guò)超聲波在空氣中傳播的時(shí)差來(lái)測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向。

● 無(wú)角度限制，可以同時(shí)測(cè)量風(fēng)速，風(fēng)向的瞬時(shí)數(shù)值。

● 無(wú)慣性測(cè)量。

機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器：

● 機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器由風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器兩部分組成。其中用的最多的就是三杯式風(fēng)速傳感器和旋翼式風(fēng)向傳感器，其原理主要是靠轉(zhuǎn)動(dòng)部件的速度和角度進(jìn)而判斷出風(fēng)速和風(fēng)向。

● 采用機(jī)械式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，存在轉(zhuǎn)動(dòng)部件，監(jiān)測(cè)前需要低風(fēng)速啟動(dòng)。

● 只能測(cè)單一的一項(xiàng)。

● 在測(cè)量中，會(huì)存在一定的機(jī)械慣性，容易造成偏差。

小型超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

小型超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器：

● 一體化設(shè)計(jì)。所有的元器件都集成在一個(gè)外殼中，沒(méi)有外露部件，高防護(hù)，防雨雪、防腐蝕，方便安裝維護(hù)。

● 體積小巧（尺寸：108.4mm*108.4mm*210.4mm）

● 可配置小型氣象百葉盒，用作小型氣象站使用，拓展性強(qiáng)。

機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器：

● 組合式。眾所周知，風(fēng)速、風(fēng)向傳感器是兩個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，需要單獨(dú)采購(gòu)安裝。

小型超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器安裝方式

小型超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器：

● 橫梁安裝。

· 無(wú)電子指南針的設(shè)備需將設(shè)備上的N字方向沖著正北方向以免造成誤差。

· 內(nèi)配置電子指南針的設(shè)備安裝時(shí)不再有方位的要求，只需保證水平安裝即可。

● ABS材質(zhì)重量小、材質(zhì)輕，拆除、移位十分便捷。

● 內(nèi)配置電子指南針的設(shè)備可自動(dòng)水平校正方向，便于精準(zhǔn)測(cè)量。

機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器：

● 法蘭安裝，螺紋法蘭連接使風(fēng)速傳感器下部管件牢牢固定在法蘭盤上，保持在最佳水平度，保證風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

小型超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器后期維護(hù)

小型超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器：

● 工程ABS材質(zhì)。抗紫外線材質(zhì)，防水性能強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，適用于惡劣戶外環(huán)境。

● 無(wú)需人工維護(hù)，省錢省事省人工。

機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器：

● 因機(jī)械式軸承系統(tǒng)存在活動(dòng)的部件，易磨損，需定期維護(hù)檢查。

小型超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器的工作原理是利用超聲波時(shí)差法來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)速風(fēng)向的測(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(guò)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)。

風(fēng)速風(fēng)向傳感器的價(jià)格還是很貴的，幾千到幾萬(wàn)不等，有的結(jié)合風(fēng)速風(fēng)向傳感器的一體化氣象站的價(jià)格達(dá)到幾百萬(wàn)，所以開放出價(jià)格便宜適合大眾的風(fēng)速風(fēng)向傳感器迫在眉睫，只有價(jià)格便宜了才能幫助廣大客戶開放和利用風(fēng)能，這樣才能更好的解決能源缺口。