在每天的天氣預報中,會播報“北風3米”或“東南風5米”等風向、以及○○米的風速(強度)。
這個○○米的正確說法應該是“每秒○○米【m/s】”,表示風每秒鐘的前進距離。
測量這種風速的裝置稱為風速計、風速傳感器,但因風=空氣流動肉眼不可見,所以需要使用專用裝置進行測量。
下面介紹風速計、風速傳感器的種類。
風速計、風速傳感器的種類
風速傳感器有幾種類型。根據測量原理分為以下幾種。
- ?旋轉型:風杯式、風車式
- ?風壓型:皮托管式
- ?超聲波型:超聲波式
- ?熱型:熱線式
細分的話還有其他種類,但代表性的就是這4種。
接下來就分別介紹上述4大種類的特性。
旋轉型風速傳感器
風杯式風速傳感器
風杯式風速傳感器是將2個以上餐碗形杯體(稱為風杯)豎起,再用棒狀物體連接杯體,并由中心軸來支撐。
與吹向風杯圓體方向的風相比,吹向風杯開口方向的風推動風杯的力量會更大,從而風杯會不停地旋轉。
這個轉速與風速成正比,所以只要讀取轉速即可測量風速,是一款簡便的風速傳感器。
這款傳感器自古以來就與風向計組合后用于氣象觀測等方面。
風車式風速傳感器
風車式風速傳感器是由像飛機一樣的螺旋槳、可轉動機身的軸支撐而構成。
風吹來后,由于風對機身的阻力,螺旋槳會朝著風吹來的方向旋轉,轉速與風速成正比。
只要讀取這個轉速即可測量風速。
此外,可根據螺旋槳的朝向測量風向也是一大特色。
這款傳感器也主要用于氣象觀測等方面。
風壓型風速傳感器
皮托管式風速傳感器
皮托管式風速傳感器由內側、外側的雙重管道構成,內側管道有開孔以便與風垂直接觸,外側管道在側面開孔以便通風,各管道上分別設有壓力計。
這兩根管道根部的壓力差與風速成正比,所以測量此壓力即可測量風速。
低風速下不易產生壓力差,因需要一定程度的風速,所以被用于高速飛行的飛機測速等方面。
超聲波式風速傳感器
超聲波式風速傳感器由發送和接收超聲波的發送機和接收機構成。
超聲波的傳播時間會受到風速的影響,所以可基于傳播時間測量風速。
可基于向多臺接收機的傳播時間數值測量風向,而且還因為沒有可動部位和電暴露部位,所以具有超群的耐久性。
因結構復雜,所以具有成本偏高的傾向。
熱線式風速傳感器
熱線式風速傳感器是向白金線或鎳鉻合金線、熱敏電阻等施加電流使其發熱,然后通過熱量被吹來的風吹冷后的溫度測量來測量風速。
因沒有可動部位,所以耐久性超群,適用于低風速范圍內的測量。
這款傳感器基于其成本及性能方面的優越性而多被用作工業專用風速傳感器。
下表匯總了上述所介紹的風速傳感器特征。
特征 |
風杯式 |
風車式 |
皮托管式 |
超聲波式 |
熱線式 |
測量原理 |
風杯轉速 |
風車轉速 |
壓力差與風速的關系 |
超聲波傳播速度 |
熱線冷卻效應 |
測量范圍 |
中速 |
中速 |
高速 |
低速?高速 |
低速?中速 |
風向測量 |
× |
○ |
× |
○ |
× |
成本 |
低?中 |
低?中 |
高 |
高 |
低~中 |
怎么樣?
各種類各具特征,建議根據用途選擇使用。
接下來,介紹SEMITEC開發的“小型風速傳感器”。
SEMITEC的“小型風速傳感器”
上述介紹的是風速計、風速傳感器,主要用于氣象觀測,設置于室內外。
因此,一般都不是可組裝于設備的小型產品。
被分類為熱型風速傳感器的SEMITEC小型風速傳感器,采用被稱為硅微加工的精密加工技術制造了傳感器元件。
體積極小,不但易于組裝于設備,而且響應只需數十毫秒,是一款對風速具有敏捷反應的高性能風速傳感器。
此外,還是一款通過SEMITEC的獨特構造實現了較強的耐塵埃和濕氣等惡劣環境的傳感器。
同時還適用于空調、吹風機等電器設備的風量測量、以及搭載于無人機等用途。
按用途分別配備傳感器吸風部位的配件,可用于各種用途。
可通過更換配件的方式用于各種用途。
例如,雖然風的流動大多不規則,但需要正確測量某個方向的風速時,就需要裝配具有定向性的配件。
此外,在需要測量人體無法感知的微風速時,則需要裝配強化了微風速測量的配件。
定向性風速傳感器
定向性風速傳感器用于中風速區域(10m/s以下)的測量,是一款小型且可高速響應的風速傳感器。
因為具有定向性,所以可選擇性地測量1個方向的風速。
定向性風速傳感器
微風速傳感器
微風速傳感器是一款特定檢測微風速區域(1m/s以下)的風速傳感器。
可感測人體難以感知的微風速,最適用于局部排氣裝置、空氣冷卻裝置及空調設備等風速監測。
微風速傳感器
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