Monitoring i zasada działania ultradźwiękowego przetwornika prędkości wiatru

Ultradźwiękowy przetwornik prędkości i kierunku wiatru jest jednym z ważnych elementów meteorologicznych. Szczególnie przy budowie nawigacyjnych i awaryjnych automatycznych stacji pogodowych montowanych na pojazdach wymagane są mobilne systemy pomiaru prędkości i kierunku wiatru. Ponadto wymagane jest wykrywanie środowiska, wykrywanie przemysłowych kanałów powietrznych i pomiar gazów niebezpiecznych. Produkcja przemysłowa i badania naukowe mają szerokie potrzeby w zakresie zastosowań mobilnych przyrządów do pomiaru wiatru. Monitory prędkości i kierunku wiatru powszechnie stosowane w monitorowaniu pogody, w tym nadajniki kierunku wiatru typu strzałkowego, przetworniki prędkości wiatru typu z trzema czaszami oraz ultradźwiękowe nadajniki prędkości i kierunku wiatru.

Zarówno wirnikowy przetwornik kierunku wiatru, jak i przetwornik prędkości wiatru typu z trzema miseczkami mają konstrukcję mechaniczną i zawierają części obrotowe. Przed rozpoczęciem monitorowania wymagana jest niska prędkość wiatru. Jeżeli przetwornik prędkości wiatru będzie niższy niż wartość początkowa, śmigło lub czasza wiatrowa nie będą mogły się obracać i monitorować; a ze względu na obecność ruchomych części jest podatny na zużycie i uszkodzenie w wyniku trudnych warunków pogodowych. Jednocześnie mechaniczny wskaźnik prędkości i kierunku wiatru, ze względu na istnienie tarcia, posiada również prędkość początkową wiatru. Przetwornik prędkości wiatru jest niższy niż wartość początkowa, co nie spowoduje obrotu śmigła ani czaszy wiatrowej. Dlatego też, jeśli bryza jest mniejsza niż początkowa prędkość wiatru, anemometr mechaniczny nie będzie w stanie dokonać pomiaru. Aby przezwyciężyć nieodłączne wady tradycyjnego wskaźnika prędkości i kierunku wiatru, powstał nowy typ ultradźwiękowego wskaźnika prędkości i kierunku wiatru. Anemometr ultradźwiękowy do pomiaru prędkości wiatru to czujnik pomiarowy lub przyrząd pomiarowy, który oblicza prędkość i kierunek wiatru poprzez wysyłanie impulsów dźwiękowych i pomiar różnicy czasu lub częstotliwości (transformacja Dopplera) po stronie odbiorczej.

Zasada działania ultradźwiękowego czujnika prędkości wiatru i czujnika kierunku
Zasada działania ultradźwiękowego czujnika prędkości wiatru polega na wykorzystaniu ultradźwiękowej metody różnicy czasu w celu uzyskania pomiaru prędkości i kierunku wiatru. Ze względu na prędkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu, będzie się ona nakładać na prędkość przepływu powietrza w górę. Jeżeli kierunek propagacji fali ultradźwiękowej jest taki sam jak kierunek wiatru, wówczas jej prędkość ulegnie przyspieszeniu; i odwrotnie, jeśli kierunek propagacji ultradźwiękowego czujnika prędkości wiatru jest przeciwny do kierunku wiatru, wówczas jego prędkość będzie mniejsza. Dlatego w ustalonych warunkach detekcji prędkość propagacji fali ultradźwiękowej w powietrzu może odpowiadać funkcji prędkości wiatru. Dokładną prędkość i kierunek wiatru można uzyskać poprzez obliczenia. Ponieważ fala dźwiękowa rozchodzi się w powietrzu, na jej prędkość duży wpływ ma temperatura; czujnik prędkości wiatru wykrywa na dwóch kanałach dwa przeciwne kierunki, dzięki czemu wpływ temperatury na prędkość fali dźwiękowej jest znikomy.

Przetwornik ultradźwiękowego czujnika wiatru charakteryzuje się lekkością, brakiem ruchomych części, wytrzymałością i nie wymaga konserwacji i kalibracji na miejscu. Może jednocześnie generować prędkość i kierunek wiatru. Klienci mogą wybrać jednostkę prędkości wiatru, częstotliwość wyjściową i format wyjściowy zgodnie ze swoimi potrzebami. Można także wybrać urządzenie grzewcze (zalecane do stosowania w środowisku oblodzonym) lub wyjście analogowe, w zależności od potrzeb. Może być używany w połączeniu z komputerami, modułami zbierającymi dane lub innymi urządzeniami akwizycyjnymi z wyjściem RS485 lub analogowym. W razie potrzeby wiele jednostek można również wykorzystać w sieci.

Ultradźwiękowy przetwornik prędkości i wskaźnik kierunku wiatru to bardziej zaawansowany instrument do pomiaru prędkości i kierunku wiatru. Ponieważ przezwycięża nieodłączne wady mechanicznego wskaźnika prędkości i kierunku wiatru, może pracować normalnie przez całą dobę i jest coraz szerzej stosowany. Będzie to potężna alternatywa dla anemometrów mechanicznych.

Szeroki zakres zastosowań:
meteorologia, oceany, środowisko, lotnisko, port, laboratorium, przemysł, rolnictwo i transport.
Wraz z szybkim rozwojem Internetu rzeczy ultradźwiękowy czujnik prędkości i kierunku wiatru może przezwyciężyć nieodłączne wady mechanicznego wskaźnika prędkości i kierunku wiatru, dzięki czemu może normalnie pracować przez cały dzień i jest coraz szerzej stosowany. W przyszłości będzie to potężna alternatywa dla anemometrów mechanicznych.