超聲波風速傳感器在生活環境中的各種應用

       空氣的流動也就形成了風，生活中的風通常根據不同的風速可以分為許多種，超過8級風力通常就是比較危險的，所以人們一直以來就比較重視風速測量工作，隨著傳感器技術、無線通信技術、計算技術的不斷發展和完善，各種傳感器網絡將遍布我們生活環境，從而真正實現“無處不在的計算"。下面我們來了解一下風速傳感器的相關知識。

       風速傳感器是一種使用方便，性能好，可靠性高的智能儀器儀表，可以廣泛的用于測量溫室，環保，氣象站以及養殖等場所風速。風速傳感器有很多種分類，主要可以分為皮托管式風速傳感器、螺旋槳風速傳感器、霍耳效應電磁風速傳感器、熱線式風速傳感器以及超聲波式風速傳感器等。和傳統的風速傳感器相比，超聲波風速傳感器具有測量精度好、功能多的優勢，而且它的探頭的結構比較簡單，在很多應用領域中他替代了傳統的風速風向傳感器。所以在一些野外精確測量工作中人們會選擇這種傳感器，例如：城市環境監測、風力發電、氣象監測、橋梁隧道、航海船舶、航空機場、各類風扇制造業、需要抽風排氣系統的行業等。

       以下簡要介紹傳超聲波風速傳感器的一些應用以法國LCJ Capteurs超聲波風速傳感器——CV7-OEM為例：

       超聲波風速傳感器主要是利用超聲波時差法來實現風速的測量，聲音在空氣中的傳播速度，會和風向上的氣流速度疊加。若超聲波的傳播方向與風向相同，它的速度會加快;反之，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速函數對應通過計算即可得到精確的風速和風向。關于計算方式可以參考工采網小編寫的《超聲波風速傳感器測量原理》。

       法國LCJ Capteurs超聲波風速傳感器——CV7-OEM是工釆網最新精確的堅固型風速傳感器，可通過緊湊的風傳感器實現較高的準確度和連續的風速風向數據收集。無需維護，能夠在最極限條件下達到最高標準操作水平，此外關于聲音方面，聲音則是在交叉口由流動的物體傳輸。傳輸是是由電子聲學傳感器（1）用超聲波信號（2）在他們之間通信，沿著正交軸， 由風速（3）引起聲波傳輸時間不同。法國LCJ Capteurs超聲波風速傳感器——CV7-OEM則是在他們之間通信傳輸4種不同的測試，然而測試得到的食量頭部風用于計算。結合測量計算出風速和根據基軸計算出風向。溫度測量則是用于校準。傳感器的設計減小傾角的影響（4）（傳感器傾角的影響能被部分校正是由于傳感器空間的形狀）。另一方面CV7還可以傳輸了4個獨立的測試數據以保證檢查用于頭風矢量計算的正確性，這個方法給出了0.15m/S的風速靈敏度，優秀的線性度，可達到40m/S。可廣泛應用于國防和航空航天氣象領域，比如無人機、地面發射及回收站、配套氣象站等。

        應用于風電行業中的傳感器

        我國是最早開發利用風能的國家之一，但早期的風能利用僅局限于風車提水、灌溉等代替人力進行生產作業，并未開展規模化的開發與利用。隨著國際社會對能源安全、生態環境、異常氣候等問題的日益重視，減少化石能源燃燒，加快開發和利用可再生能源已成為世界各國的普遍共識和一致行動。風電作為技術成熟、環境友好的可再生能源，已在全球范圍內實現大規模的開發應用。

       機械式的風速風向儀作為一種對天氣測量的設備，用來測量風的方向在大小，但是在使用中慢慢暴露出許多問題，影響了風電的效率。如：在風沙揚塵嚴重的場合以及腐蝕性嚴重的沿海場合軸承會過早由于異物及腐蝕而引起卡轉，其使用壽命不會超過1年半。在環境相對良好的場合，風速風向儀隨時使用一定時間后軸承的阻尼也會發生變化，其測量數據的誤差會隨著時間的推移越來越大，一般其使用壽命為3年左右。數據誤差太大，不僅發電效率低，而且會影響其他設備的壽命。大家都知道機械式的風速風向儀依靠軸承的轉動來完成測量，所以其精度及壽命基本取決于軸承。而在面對傳感器這個熱門的行業，許多廠家也看到了商機紛紛加入制造的大軍行業中為此制造了不同種類的超聲波風傳感器，而且均能很好地應用于風力發電機組。詳細內容請參考工采網資訊的《超聲波風速傳感器在風電行業中的發展前景》一文。

       應用于氣象領域的傳感器

       在氣象領域，通常需要對許多種自然現象進行觀察，因而自動氣象站通過安裝不同的傳感器，可對大氣溫度，環境濕度，露點溫度，大氣壓力，平均風速風向，瞬時風速風向，紫外照射，降水量，土壤溫度，風力等級監測等多種常規氣象要素。自動氣象站通過不同的傳感器采集地面氣象要素數據，數據采集完成后通過網絡統一傳輸到氣象探究學習服務器上，再經氣象采集軟件處理各項數據，觀測的實時氣溫、氣壓、風向、風速等氣象數據通過專業氣象軟件傳出，并在氣象站主機上自觀顯示各項氣象要素值。不同自動氣象站點所觀測的氣象數據可以通過網絡上傳到學校網站上、供師生實時查尋，及時了解天氣變化情況。可見在氣象領域對于氣象數據的收集，通常比較受到人們的重視特別是在現今日益競爭激烈的測風儀器領域來說，迫切的需要一種能準確測量風速信息并且具有測量風向的功能的設備。對于氣象領域傳感器的應用可參看靠《風速傳感器在氣象監測領域的應用及解決方案》一文。就目前大多數的風速收集工作而言其實都是通過超聲波風速傳感器來完成的，雖然它也有不足之處但是超聲波風速傳感器比同類設備相比，在不同的氣象環境下可以一更高的精度測量到更加準確的風速變化信息，而且在同一時間內，超聲波傳感器的響應時間也要高于同類設別，當需要測量周圍溫度的變化但又沒有溫度測量設備的時候，這個時候使用超聲波風速傳感器也可以測量到周圍溫度的變化，這就是超聲波風速傳感器的優勢。

       應用于農業生產方面的傳感器

       在農業生產中，自然界的光、熱、水、氣的某種組合對某項生產有利，就形成有效的農業自然資源。除了自然界的光、熱、水、氣對農業生產有利此外風也是農業生產的環境因子之一。在我國盛行季風，對作物生長有利其中風速適度對改善農田環境條件起著重要作用。正常的風對農業生產很有作用的，所以對風速和風向進行測量對農業也會有很大的幫助。然而在設施農業中，如何獲取信息以調節農作物生長環境顯得極為重要。其中涉及到關鍵技術中信息獲取手段是最重要的關鍵技術之一。因此需要對農業氣象和環境進行適時監測，監測所用傳感器主要有電容式或應變式傳感器構成的氣壓傳感器、電阻式傳感器構成的風向傳感器、基于熱量轉移原理或差壓原理構成的風速傳感器是一種可以連續測量風速和風量（風量=風速x橫截面積）大小的常見傳感器，是農業氣候自動監測站風的參數測量的重要設備。風速傳感器應用于農業生產方面的詳細解決方案可參考工采網資訊《風速傳感器在農業氣象環境方面的應用》。