風(fēng)向風(fēng)速傳感器的發(fā)明研究
目前的氣象學(xué)已經(jīng)取得了很大的進步，他們所使用的儀器都是最新研發(fā)的，像風(fēng)向風(fēng)速儀就是我們使用比較廣泛的儀器之一。這個儀器是具有一定的轉(zhuǎn)動性的，尤其是在測定風(fēng)速的時候，由于傳感器的不同，會造成風(fēng)力產(chǎn)生很大的變化，也會使得在空間上移動的不是很有規(guī)律，造成一些檢測的誤差。另外,傳感器安裝在野外,在遭遇到極端的雨雪天氣時,機械旋轉(zhuǎn)和風(fēng)杯易結(jié)冰,影響正常的氣象觀測。隨著社會的發(fā)展和科技的進步,在地面氣象觀測領(lǐng)域,越來越多的先進技術(shù)被應(yīng)用到風(fēng)向風(fēng)速的測量上,超聲波式風(fēng)向風(fēng)速傳感器具有良好動態(tài)特性, 不存在機械磨損和慣性滯后等問題,且長期穩(wěn)定可靠,風(fēng)向風(fēng)速測量系統(tǒng),其測量精度高、功耗低、測量范圍廣、可靠性強,具有廣闊的應(yīng)用價值。
超聲波式測風(fēng)主要有時差法、多普勒法、渦街法和相關(guān)法等測量方法。時差法最為常見,其原理為:在平靜空氣中,聲波的傳播速度會被在風(fēng)方向的空氣流動所改變。如果風(fēng)向和聲波的傳播方向相同,就會增大聲波的傳播速度,反之則會減小聲波的速度。超聲波換能器是完成超聲波發(fā)射與接收的部件, 其直接影響到測量距離的準確性、精度以及可靠性。換能器一般采用雙壓電陶瓷晶片制成,其非常適合在氣體和液體介質(zhì)中傳輸,且能抵御惡劣的環(huán)境。
選擇換能器的一個重要參數(shù)是工作頻率,換能器的工作頻率就是壓電陶瓷材料共振頻率,當(dāng)加在超聲波傳感器兩個電極之間的交變電壓的頻率等于壓電陶瓷的共振頻率時,輸出的能量最大,靈敏度也最高,它直接決定了超聲波傳感器的外形尺寸。超聲波的時差法測量大多是使用高速計數(shù)器來對信號的到達時間進行測量,基于計數(shù)器的測量方法依賴于計數(shù)器的計數(shù)頻率以及對信號到達時間的閾值判斷。要達到較高的測量精度,通常要求計數(shù)器的計時頻率在100 MHz以上,對電路設(shè)計有較高的要求。超聲波接收電路的信號中,總混有雜波和干擾脈沖等環(huán)境噪聲,而前置放大電路在放大有用信號的同時,會將一部分的噪聲信號同時放大。中國糧油儀器網(wǎng) http://www.6upk.com/
