Каковы различия между механическими и ультразвуковыми датчиками ветра?

Знаете ли вы, что ультразвуковые датчики ветра могут обнаруживать порывы ветра длительностью до 1 секунды? Мир переходит к более современным ультразвуковым датчикам ветра, что делает механические датчики ветра устаревшими. Ультразвуковые датчики ветра надежны, не требуют особого обслуживания и более точны, чем механические датчики ветра. Даже в экстремальных погодных условиях ультразвуковые датчики ветра обеспечивают надежные результаты с превосходной повторяемостью.

Эти датчики ветра в основном состоят из полупроводниковой электроники без движущихся частей. Поскольку нет физического движения, они не требуют частого обслуживания. Он содержит набор преобразователей, которые генерируют звуковые волны, проходящие через воздух, и обнаруживают их на другом конце. Время, необходимое звуковым волнам для перемещения от одного конца к другому, меняется в зависимости от скорости и направления ветра.

В дополнение к своей исключительной точности ультразвуковые датчики скорости могут получать онлайн-данные при сверхнизких скоростях ветра без минимальных порогов и без ограничений при измерении малых углов. Готовы ли вы отказаться от механических датчиков ветра? Продолжайте читать для более глубокого сравнения.

Принципиальная разница датчиков ветра вкратце

Конструкция рабочего механизма, методика обнаружения, а также механический и ультразвуковой датчики ветра существенно различаются. Вот критические моменты между механическими и ультразвуковыми датчиками ветра, которые следует учитывать.:

Механический датчик скорости

➢  Операция:  Полагается на физические компоненты, взаимодействующие с ветром для измерения скорости и направления.

➢  Стоимость:  Как правило, более доступный

➢  Ограничения:  Для генерации данных требуется минимальная скорость ветра, и он подвержен износу, что со временем может повлиять на точность.

➢  Техническое обслуживание:  Требуемые затраты на техническое обслуживание и частая калибровка

➢  Применение: Низкие требования к точности, например, в сельском хозяйстве

Ультразвуковой датчик скорости

➢  Операция:  Использует звуковые волны для определения скорости и направления ветра без использования физических компонентов.

➢  Производительность:  Обеспечивает высокую точность, повторяемость и возможность измерения при чрезвычайно низких скоростях ветра.

➢  Стоимость:  Обычно более высокие первоначальные инвестиции по сравнению с механическими датчиками.

➢  Техническое обслуживание:  Нулевые требования к ремонту или смазке и нечастая калибровка

➢  Применение:  Высокая точность, такая как исследования и промышленное использование.

Механический датчик ветра

Механические датчики ветра используют старую технику движущихся и вращающихся частей для измерения скорости и направления ветра. . Может быть ген Аналогичную функцию может выполнять генератор внутри сенсорного узла, генерирующий ток, пропорциональный скорости ветра, или электроника.

Поскольку они содержат движущиеся части, они требуют частого обслуживания. Механический ветер  датчики используются в сельском хозяйстве и на метрологических объектах, поскольку в этих приложениях мы не’Мне не нужна высокая точность. Стоимость установки механических датчиков ветра делает их относительно доступными

Типы механических датчиков ветра

1  Пропеллерные анемометры

Он состоит из пропеллера, измеряющего скорость ветра, и вены, измеряющей направление ветра. По форме он похож на ветряную мельницу, но меньше по размеру. Он генерирует выходную мощность пропорционально скорости вращения пропеллера. Ветер заставляет пропеллер менять направление, поэтому скорость и направление измеряются одновременно.
 

2  Анемометры с нажимной пластиной

Эти датчики ветра преобразуют давление в скорость ветра посредством механического отклонения. Он идеально подходит для научных применений, где точность имеет решающее значение. Однако им не хватает повторяемости и требуется частая калибровка.

3  Чашечные анемометры

Датчик ветра представляет собой вращающуюся конструкцию с тремя или четырьмя чашками ветра. Вращение ветровой чаши преобразуется в электрический сигнал, который измеряет скорость ветра. Он обнаруживает изменения направления ветра с помощью механического флюгера. Он определяет направление ветра по его вращению.

4  Крыльчатые анемометры

Этот тип имеет пропеллеры или турбины, которые вращаются для измерения скорости ветра, а лопасть обеспечивает выравнивание по направлению ветра. Флюгер также определяет направление ветра.

5  Анемометры с горячей проволокой

Он состоит из проволоки, нагреваемой электрическим током. Когда воздух течет, проволока охлаждается, а скорость охлаждения измеряется и преобразуется в скорость ветра.
 

Выход механического датчика ветра

Выходной сигнал механического датчика скорости ветра представляет собой напряжение или ток, пропорциональный скорости ветра. Для направления мы используем потенциометр. Направление ветра равно выходному сигналу потенциометра.

Ультразвуковой датчик ветра

Ультразвуковые датчики ветра не имеют механических частей. Они состоят из приемника и излучателя ультразвуковых звуковых волн, которые измеряют скорость и направление ветра. Они славятся своей высокой точностью и надежностью.

Типы ультразвуковых датчиков ветра

1  2D ультразвуковые датчики ветра

Этот тип анемометра измеряет скорость ветра в двух измерениях, используя два преобразователя для отправки и получения сигналов. Скорость и направление ветра влияют на время, необходимое для импульсов; этот метод рассчитывает скорость и направление.

2  3D Ультразвуковой Ветер

Подобно 2D, этот тип использует тот же принцип для определения скорости и направления скорости, но он более сложен и имеет несколько датчиков. Он предоставляет подробную информацию о скорости ветра в вертикальном и горизонтальном направлениях, а также информацию о турбулентности.

3  Компактные ультразвуковые датчики ветра

Они очень маленькие и компактные по сравнению с обычными, но в них используются основные принципы измерения скорости и направления ультразвуковых устройств измерения скорости ветра. Их преимуществом также является вес и энергоэффективность.  

4  Ультразвуковые датчики ветра с подогревом

Нагревательные элементы в этих датчиках поддерживают определенную температуру для обеспечения точных измерений и защиты от снега, который может привести к неточным показаниям из-за препятствия звуковым импульсам. В холодном климате

5  Высокоточные ультразвуковые датчики ветра

Эти датчики ветра измеряют скорость и направление с высокой точностью и разрешением. Имеют качественные преобразователи и продвинутые алгоритмы расчета; Принципы работы этих датчиков аналогичны рассмотренным выше для 2D или 3D датчиков ветра.

6  Ультразвуковые датчики ветра на солнечной энергии

Ультразвуковые датчики ветра на солнечной энергии — лучший вариант, если вам нужен датчик ветра, установленный в удаленном месте без электричества. Эти датчики поставляются с солнечными панелями и батареями. Принцип работы снова тот же, потому что это те же самые ультразвуковые датчики ветра, только питаемые солнечной энергией.

Рабочий механизм ультразвукового датчика ветра

Ультразвуковые датчики ветра используют принцип ультразвуковой разницы во времени для расчета и измерения скорости ветра и его направления. Скорость ультразвуковых звуковых волн увеличивается, если направление ветра совпадает с направлением звуковых волн, и уменьшается, если направление ветра противоположно звуковым волнам.

Эти датчики представляют собой ценное применение технологии ультразвукового обнаружения в газообразных средах. У них есть четыре зонда, которые отправляют и принимают ультразвуковые звуковые волны, распространяющиеся по воздуху, для измерения скорости и направления ветра. Эти датчики также рассчитывают температуру ветра.

Выход ультразвукового датчика ветра

Ультразвуковой датчик ветра имеет цифровой выход для скорости и направления, будь то последовательные данные, где данные измеряются в метрах в секунду, или производство может быть в форме импульсов. Скорость ветра пропорциональна частоте пульсаций. Датчик рассчитывает скорость с точностью до ±1-2%—аналогично направление с точностью ±2°.

Некоторые датчики ветра также предоставляют данные, связанные с температурой. Система использует эти данные для устранения ошибок скорости и направления ветра. Поскольку ультразвуковые датчики ветра являются новой технологией, вы можете получать результаты мониторинга в реальном времени, регистрацию данных и графическое отображение.

Различия в табличной форме

Как видите, ультразвуковые датчики ветра намного лучше механических датчиков ветра во всех аспектах.

Причины превосходства ультразвукового датчика ветра над механическим

По нескольким причинам ультразвуковые датчики ветра превосходят механические датчики ветра. Следующим шагом будет создание наиболее важных из них, как описано ниже.

➔  Тщательность и точность

В ультразвуковом датчике ветра нет движущихся частей, что исключает трение и делает его более точным. ±0.1 К ±0,5 метра в секунду (м/с) для скорости и ±1 К ±2 градуса для измерения направления даже в условиях слабого ветра. Эти точные повторяющиеся измерения имеют решающее значение в промышленных приложениях. Они также чувствительны к любому изменению скорости и направления ветра. Большинство этих датчиков компенсируют факторы окружающей среды и предоставляют точные данные в режиме реального времени.

➔  Долговечность и надежность

Долговечность ультразвуковых датчиков ветра превосходна, поскольку в них нет движущихся частей, поэтому не возникает механических повреждений. Даже во вредных средах они долговечны в течение более длительного периода, чем датчики ветра механического типа, поскольку выбран материал, устойчивый к ультрафиолетовому излучению, ржавчине и устойчивый к экстремальным температурам. Чтобы увеличить их долговечность, они могут выдерживать удары и вибрацию. Эти датчики снабжены резервными датчиками, поэтому в случае отказа одного его работу выполнит другой, что повышает надежность. Встроенные диагностические инструменты оснащены датчиками для анализа. Эти датчики оснащены цифровой обработкой сигналов, что позволяет подавлять шум и повышать общую надежность.

➔  Безопасность

Ртуть – ядовитый элемент. Использование сплавов и легких материалов в конструкции ультразвуковых датчиков ветра исключает использование ртути, делает их экологически чистыми и не представляющими опасности для здоровья. Датчик также легкий, с меньшей вероятностью падения с высоты в условиях сильного ветра.

➔  Качество данных

Данные, предоставляемые ультразвуковыми датчиками ветра, качественные, с высокой точностью (от 0,1 до ±0,5 м/с для скорости и ±1 К ±2 градуса для направления), точность, цифровая обработка сигнала, быстрое время отклика и функции шумоподавления, что делает его лучшим выбором для промышленного использования.

➔  Доступность

Использование ультразвуковых датчиков ветра экономически выгодно, но их первоначальная стоимость значительно выше механических датчиков ветра. Однако определенные преимущества делают эти датчики более доступными и долговечными.

●  Меньше требований к техническому обслуживанию, что сокращает время простоя

●  Долговечность

●  Энергетически эффективный

●  Может интегрироваться со старыми системами сбора данных.

Несмотря на все эти преимущества, ультразвуковые датчики ветра являются экономически эффективными даже при более высокой первоначальной стоимости, поскольку общая стоимость владения низкая.

Применение ультразвуковых датчиков ветра

●  Промышленные стеки

Использование ультразвуковых датчиков ветра в промышленных трубах позволяет контролировать рассеивание загрязняющих веществ и управлять потоком воздуха из трубы для защиты окружающей среды. Данные в реальном времени, предоставляемые ультразвуковыми датчиками ветра, имеют решающее значение для контроля потока воздуха из трубы в окружающую среду.

●  Обнаружение и прогноз погоды

Данные ультразвуковых датчиков передаются в модели численного прогноза погоды (ЧПП) для прогнозирования будущей погоды. Поскольку данные очень точны, прогноз также точен. Они также помогают прогнозировать суровые погодные условия. Данные, полученные с помощью ультразвуковых датчиков ветра, также полезны при долгосрочном сборе данных для изучения климата и воздействия на окружающую среду.

●  Возобновляемая энергия

Ультразвуковые датчики ветра могут сыграть важную роль в ветроэнергетическом секторе. Они идеально подходят для оценки объекта, долгосрочного планирования и мониторинга и являются неотъемлемой частью ветряных электростанций. Онлайн-данные, полученные от датчиков ветра, необходимы для оптимизации работы ветряных турбин.

●  Транспорт

Ультразвуковые датчики ветра используются практически во всех видах транспорта в целях безопасности, особенно в авиации и на море. Их также используют при проектировании дорог и мостов, где скорость ветра очень высока. На железных дорогах они используются для проверки того, может ли погода повлиять на работу и расписание поездов.

●  Исследовать

Ультразвуковые датчики ветра находят применение в различных областях исследований. Некоторые из них перечислены ниже.

●  Метеорология и климатические исследования

●  Атмосферные исследования

●  Оценка ветровых ресурсов

●  Исследования рассеивания загрязняющих веществ

●  Экологические исследования

●  Морские исследования

Обслуживание ультразвуковых датчиков

❖  Легкая очистка

Прежде чем приступить к очистке, проверьте датчик физически. Если требуется очистка, используйте мягкую ткань. Никогда не используйте абразивную ткань. Поскольку механической части нет, то’его легко чистить.

❖  Обновления программного обеспечения

Поскольку это электронное устройство, оно всегда работает с последней версией прошивки для повышения производительности и безопасности. Перед каждой калибровкой необходимо регулярно обновлять программное обеспечение в соответствии с процедурой, предписанной производителем.

❖  Калибровка

Ультразвуковые датчики предварительно калибруются производителем на заводе. После этого пользователю необходимо выполнить плановую калибровку, как предписывает производитель. Тестирование производительности датчика на стандартном оборудовании жизненно важно для обеспечения точности. Калибровка стандартизированного оборудования должна выполняться командой технического обслуживания в соответствии с международными стандартами и процедурами.

❖  Проверка источника питания

Обеспечение работоспособности электропитания очень важно для работы датчиков ветра. Периодическая проверка источника питания визуальными средствами и измерение его тока и напряжения всегда должны находиться в допустимых пределах. Колебания мощности могут повредить датчик. Поэтому важно установить ограничители перенапряжения перед источником питания. Неисправные компоненты всегда следует заменять оригинальными деталями. Правильная проверка электропитания может продлить срок службы датчика ветра.

Последние слова

Учитывая, что ультразвуковые датчики ветра имеют огромные преимущества перед механическими аналогами, они являются идеальным выбором для большинства пользователей. Ультразвуковой чувствительный механизм превосходит повторяемость, точность, низкие эксплуатационные расходы и калибровку. Чистой входной мощности достаточно, чтобы ультразвуковые датчики ветра работали с максимальной производительностью. Времена смазки подшипников и нанесения консистентной смазки давно прошли. Только чистки или калибровки достаточно, чтобы оборудование работало исправно.

Рассмотрите ультразвуковые датчики ветра для применений, где вам нужна точность. Для малочувствительных и некритических приложений механические датчики ветра по-прежнему являются целесообразным вариантом. Современные механические датчики ветра имеют усовершенствованную конструкцию, позволяющую уменьшить их недостатки. Выбор за вами!