Como escolher sensores mecânicos e ultrassônicos de velocidade e direção do vento?

Como escolher sensores mecânicos e ultrassônicos de velocidade e direção do vento ?

No ambiente natural, a velocidade e a direção do vento são fatores meteorológicos importantes no monitoramento ambiental. O vento sempre afeta nossas vidas. Na sociedade moderna, com o avanço da tecnologia, o monitoramento da direção e da intensidade do vento tornou-se comum. Sensores de direção do vento têm sido amplamente utilizados em meteorologia.

Atualmente, existem dois tipos de equipamentos para monitorar a velocidade e a direção do vento: sensores mecânicos e sensores ultrassônicos. Ambos são comuns no dia a dia. Quais são as semelhanças e diferenças entre os dois dispositivos, se apresentam problemas de precisão e como escolher o mais adequado? Explicarei em detalhes a seguir:

Primeiramente, vamos falar sobre o sensor mecânico de velocidade e direção do vento. O sensor de velocidade e direção do vento não é integrado, sendo dividido em sensor de velocidade e sensor de direção do vento:

Sensor de velocidade do vento

A estrutura mecânica do sensor de velocidade do vento consiste em medir continuamente a velocidade do vento e o volume de ar (volume de ar = velocidade do vento × área da seção transversal). O sensor de velocidade do vento mais comum é o sensor de vento tipo concha. Segundo a lenda, o sensor foi inventado por Robinson no Reino Unido. A parte de medição é composta por três ou quatro conchas hemisféricas. As conchas são instaladas em um suporte giratório vertical ao solo, formando ângulos iguais em uma mesma direção.

sensor de direção do vento

O sensor de direção do vento detecta e capta a informação da direção do vento externamente através da rotação da seta indicadora, transmitindo-a para o codificador coaxial. Simultaneamente, este envia um sinal para um dispositivo físico correspondente à direção do vento. Seu corpo principal adota a estrutura mecânica de uma biruta; quando o vento sopra na extremidade da biruta, a seta aponta na direção do vento. Para manter a sensibilidade à direção, diferentes mecanismos internos também são utilizados para identificar a direção do vento pelo sensor de velocidade.

Sensor ultrassônico de velocidade e direção do vento

O princípio de funcionamento do ultrassom consiste em utilizar o método da diferença de tempo ultrassônica para medir a velocidade e a direção do vento. Devido à velocidade de propagação do som no ar, esta se sobrepõe à velocidade do fluxo de ar na direção do vento. Se a direção de propagação da onda ultrassônica coincidir com a direção do vento, sua velocidade aumentará; inversamente, se a direção de propagação da onda ultrassônica for oposta à do vento, sua velocidade diminuirá. Portanto, sob condições de detecção fixas, a velocidade de propagação ultrassônica no ar pode ser relacionada à velocidade do vento. A velocidade e a direção precisas do vento podem ser obtidas por meio de cálculos. Como a velocidade da onda sonora se propaga no ar, ela é fortemente influenciada pela temperatura; o sensor de velocidade do vento detecta duas direções opostas em dois canais, portanto, o efeito da temperatura na velocidade da onda sonora é desprezível.

Em resumo, como os sensores de direção e velocidade do vento possuem estrutura mecânica e partes rotativas, a velocidade mínima do vento antes do monitoramento é a condição inicial. Se a velocidade do vento for inferior ao valor inicial, a hélice ou o vento não conseguem acionar o sensor. O sensor gira e, portanto, não pode ser monitorado. O oposto ocorre com o sensor ultrassônico de velocidade e direção do vento. A principal característica deste dispositivo é: não requer velocidade mínima de vento para iniciar o monitoramento; ele funciona mesmo em condições de vento zero, e utiliza dois dispositivos diferentes dos sensores mecânicos de velocidade e direção do vento. Ele integra dois métodos de monitoramento, detectando e emitindo dados simultaneamente.

Com o rápido desenvolvimento da Internet das Coisas, há uma crescente demanda por monitoramento preciso de elementos meteorológicos. O uso de sensores ultrassônicos de velocidade e direção do vento pode superar as limitações inerentes aos sensores mecânicos, permitindo seu uso em condições climáticas adversas e em longos períodos. Se o custo puder ser reduzido no futuro, esses sensores se tornarão um substituto poderoso para os anemômetros mecânicos.

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