當前位置:山東仁科測控技術有限公司>>技術文章>>風速風向傳感器的發展歷程
風是由空氣流動引起的一種自然現象。自古以來,風在人們的日常生活和生產中都起到了重要的作用。人們在與風長期的接觸之中,對風速風向的認知逐漸由感性到理性;從遠古時期對風的敬畏,到現在發展出多種多樣風速風向傳感器,人們對風的探索從未有過停止。
早在先秦時期,人們就已經制造出了風向儀——伣(qìan)。伣的結構非常簡單:立一風桿,桿上系有絲帛做成長條形“旗”,稱“示風器”,器上系一小鈴掛在高竿上,風吹鈴響。設有專門的觀測者監聽鈴聲并看旗被風吹動的方向以報風向。
西漢時期,人們在原有“伣”的基礎上,又發明出了相風鳥。“鑄銅鳳,高五尺,飾黃金,棲屋上,下有轉樞,向風若翔。”每一只相風鳥下部都有轉樞,可以插在圓槽內隨風轉動,而相風鳥頭部指向的方向就是風吹來的方向。
東漢至三國時期,將相風鳥的材質由青銅轉為木材。使用木鳥作風向儀,材料更容易獲得,整體更為輕便,使用范圍較之前也更為普遍了。
到了唐代時期,人們不再滿足于對風向的測量,唐代科學家李淳風(公元602年—公元670年)在他的著作《乙巳占·占風遠近》中根據風對樹產生地力來估測風速。“樹葉微動,風速約十里;樹葉沙沙作響,風速則日行百里;樹枝搖,二百里;墮夜,三百里;折小枝,四百里…。”并且,根據樹的搖晃程度創造出了風的級別:“一級動葉,二級鳴條,三級搖枝,四級墜葉,五級折枝,六級折大枝,七級飛沙石,八級拔大樹及根。”外加“無風”、“和風”共十級。風速級別發明,奠定了人們對風速認知的標準,并且一直沿用到近代。
監測風速風向的儀器發展到現在,已經從簡單的伣和相風鳥發展到現在完整的風速風向檢測設備、體系。
現在我們用于監測風速風向的儀器共有兩類:風向風速傳感器和超聲波風速風向傳感器;這兩類傳感器,一類是機械式,另一類是超聲波式。有了這兩款設備的存在,支撐起了監測風速風向的半壁江山。
一、風速風向傳感器包括風向傳感器和風速傳感器:
1、風向傳感器
建大仁科風向傳感器是一種電阻式風向監測儀。它采用類似滑動變阻器的結構,將產生的電阻值的大值與小值分別標成360°與0°,當風向標產生轉動的時候,滑動變阻器的滑桿會隨著頂部的風向標一起轉動,而產生的不同的電壓變化就可以計算出風向的角度或者方向了;它機械強度大,硬度高,設備結構及重量經過精心設計及分配,轉動慣量小,響應靈敏;采用高性能軸承,轉動阻力小,測量精確;具有良好的防電磁干擾處理能力。
2、風速傳感器
風速傳感器采用三杯設計理念,使用高性能進口軸承,轉動阻力小,測量精確;當風杯轉動時,帶動同軸的多齒截光盤或磁棒轉動,通過電路得到與風杯轉速成正比的信號,該信號由計數器計數,經換算后得出實際風速值;其外形小巧輕便,具有良好的防電磁干擾功能;設備結構及重量經過精心設計及分配,轉動慣量小,響應靈敏;外殼采用聚碳酸酯復合材料設計,具有良好的防腐、防侵蝕、抗暴曬等特點;
二、超聲波風速風向傳感器
超聲波風速風向傳感器基于超聲波原理而研發,利用發送的聲波脈沖,測量接收端的時間差來計算風速和風向。整機外殼采用優質ABS材質,重量輕,無啟動風速限制,零風速工作,360°無角度限制,不需維護和現場校準,同時測量和輸出風速的瞬時數值能和風向。
風向變送器和風速變送器都采用機械式結構設計,存在轉動部件,因此監測前有低風速為啟動條件,如風速低于啟動值將不能驅動螺旋槳或風杯進行旋轉,就無法進行監測。與之相對的是超聲波風速風向傳感器,該設備的特點是:啟動無風速限制,能夠在零風速下工作,并且可以同時監測風速和風向兩項數據,并輸出。
從先秦的伣和相風鳥,到現代的風速風向傳感器,風速風向儀的每一次進步都傾注了先輩們大量的心血和智慧,經歷了一個漫長而艱苦的過程,成為了風速風向儀發展歷程中,不可磨滅的印記。
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