Princípio de funcionamento do sensor de velocidade do vento

O sensor de velocidade do vento é um sensor comum que pode medir continuamente a velocidade do vento e o volume de ar. Os sensores de velocidade do vento são divididos em grandes categorias: sensores mecânicos (principalmente do tipo hélice e do tipo copo de vento), sensores de ar quente, sensores de tubo de Pitot e sensores ultrassônicos baseados em princípios acústicos.

Primeiramente, o princípio de funcionamento do sensor de velocidade do vento da hélice.

Sabemos que o ventilador elétrico é acionado por um motor que gira as pás, criando uma diferença de pressão entre a parte frontal e traseira das pás, o que promove o fluxo de ar. O princípio de funcionamento do anemômetro de hélice é justamente o oposto. O conjunto de pás alinhado com o fluxo de ar é submetido à pressão do vento, gerando um certo momento de torção que o faz girar. Normalmente, o sensor de velocidade da hélice mede a velocidade do vento girando um conjunto de hélices de três ou quatro pás em torno de um eixo horizontal. A hélice geralmente é instalada na frente do anemômetro, de modo que seu plano de rotação esteja sempre voltado para a direção do vento, e sua velocidade seja proporcional à velocidade do vento.

Em segundo lugar, o princípio de funcionamento do sensor de velocidade do vento tipo copo de vento.

O sensor de velocidade do vento tipo copo é um sensor muito comum, inventado por Ruby Sun na Inglaterra. A parte sensora é composta por três ou quatro copos ocos em formato de cone ou hemisférico. A carcaça oca do copo é fixada em um suporte em forma de estrela de três pontas a 120° ou em um suporte em forma de cruz a 90°. As superfícies côncavas do copo estão dispostas em uma mesma direção, e toda a estrutura da cruz é fixada em um eixo de rotação vertical.

Quando o vento sopra da esquerda, a concha de vento 1 fica paralela à direção do vento, e a componente da força de pressão sobre a concha de vento 1 na direção perpendicular ao seu eixo é aproximadamente zero. As conchas de vento 2 e 3 interceptam a direção do vento em um ângulo de 60 graus. Na concha de vento 2, sua superfície côncava está voltada para o vento e suporta a pressão eólica; a concha de vento 3 tem uma superfície convexa voltada para o vento, e a influência do vento em sua circunferência faz com que a pressão exercida sobre ela seja menor do que na concha de vento 2. Devido à diferença de pressão entre as conchas de vento 2 e 3 na direção perpendicular ao seu eixo, a concha de vento começa a girar no sentido horário. Quanto maior a velocidade do vento, maior a diferença de pressão inicial e, consequentemente, maior a aceleração resultante, mais rápido a concha de vento gira.

Após o início da rotação do copo medidor de vento, como o copo 2 gira na direção do vento, a pressão do vento é relativamente reduzida, e o copo 3 gira na mesma velocidade contra o vento, a pressão do vento é relativamente aumentada, e a diferença de pressão do vento, após um período de tempo (quando a velocidade do vento se torna constante), quando a diferença de pressão parcial atuando sobre os três copos medidores de vento for zero, os copos medidores de vento girarão a uma velocidade constante. Dessa forma, a velocidade do vento pode ser determinada pela velocidade do copo medidor de vento (o número de rotações por segundo).

Quando a concha de vento gira, ela aciona o disco de corte coaxial de múltiplos dentes ou a haste magnética, e o sinal de pulso proporcional à velocidade da concha é obtido através do circuito. O sinal de pulso é contado pelo contador, e o valor real da velocidade do vento pode ser obtido após a conversão. Atualmente, o novo anemômetro rotativo adota três conchas, e o desempenho da concha cônica é melhor do que o da concha hemisférica. Quando a velocidade do vento aumenta, a concha do rotor pode aumentar rapidamente a velocidade para se adaptar à velocidade do fluxo de ar. Quando a velocidade do vento diminui, devido à influência da inércia, a velocidade não cai imediatamente. A velocidade do vento indicada pelo anemômetro rotativo em ventos fortes geralmente é muito alta, o que se torna um efeito excessivo (o erro médio produzido é de cerca de 10%).

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