Làm thế nào để lựa chọn giữa cảm biến hướng và tốc độ gió cơ học và siêu âm?
Trong môi trường tự nhiên, tốc độ và hướng gió là yếu tố khí tượng quan trọng trong quan trắc môi trường. Gió luôn ảnh hưởng đến cuộc sống của chúng ta. Trong xã hội hiện đại, với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, các cảm biến tốc độ và hướng gió dùng để theo dõi hướng và kích thước của gió ngày càng trở nên phổ biến. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong khí tượng học.
Hiện nay có hai loại thiết bị dùng để giám sát tốc độ gió và hướng gió: một là cảm biến tốc độ gió và hướng gió có kết cấu cơ khí, hai là cảm biến tốc độ gió và hướng gió sử dụng phép đo siêu âm; Hai cảm biến này là hai thiết bị phổ biến trong cuộc sống hàng ngày, điểm giống và khác nhau giữa hai thiết bị này là gì, có vấn đề gì về độ chính xác hay không và cách lựa chọn. Hãy cùng nghe editor giải thích chi tiết:
Trước hết hãy nói về cảm biến tốc độ gió và hướng gió cơ học. Cảm biến tốc độ gió và hướng gió cơ học không phải là một tổng thể và được chia thành cảm biến tốc độ gió và cảm biến hướng gió:
cảm biến tốc độ gió
Cảm biến tốc độ gió có cấu trúc cơ học là cảm biến có thể liên tục đo tốc độ gió và thể tích không khí (khối lượng gió=tốc độ gió × diện tích mặt cắt ngang). Cảm biến tốc độ gió phổ biến hơn là cảm biến tốc độ gió loại cốc gió. Người ta nói rằng cảm biến này lần đầu tiên được phát minh bởi Robinson Crusoe ở Anh. Phần đo bao gồm ba hoặc bốn cốc gió hình bán cầu. Các cốc gió được lắp đặt trên một giá đỡ quay thẳng đứng với mặt đất theo các góc bằng nhau theo một hướng.
cảm biến hướng gió
Cảm biến hướng gió sử dụng chuyển động quay của mũi tên hướng gió để phát hiện và cảm nhận thông tin hướng gió bên ngoài, sau đó truyền đến bảng mã đồng trục, đồng thời xuất ra một thiết bị vật lý tương ứng với các giá trị liên quan đến hướng gió; phần thân chính của nó sử dụng cấu trúc cơ học của cánh gió. Khi gió thổi về phía cánh gió, Khi cánh gió nằm ở đuôi, mũi tên của cánh gió sẽ chỉ theo hướng gió. Để duy trì độ nhạy với hướng, các cơ chế bên trong khác nhau cũng được sử dụng để xác định hướng của cảm biến tốc độ gió.
Cảm biến tốc độ và hướng gió siêu âm
Nguyên lý hoạt động của sóng siêu âm là sử dụng phương pháp chênh lệch thời gian siêu âm để đo tốc độ và hướng gió. Bởi vì tốc độ truyền âm thanh trong không khí sẽ chồng lên tốc độ của luồng không khí theo hướng gió. Nếu sóng siêu âm truyền cùng hướng với gió thì tốc độ của nó sẽ tăng lên; ngược lại, nếu sóng siêu âm truyền ngược chiều gió thì tốc độ của nó sẽ chậm lại. Do đó, trong điều kiện phát hiện cố định, tốc độ truyền sóng siêu âm trong không khí có thể tương ứng với hàm tốc độ gió. Tốc độ và hướng gió chính xác có thể thu được thông qua tính toán. Vì sóng âm lan truyền trong không khí nên tốc độ của chúng bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiệt độ; cảm biến tốc độ gió phát hiện hai hướng ngược nhau trên hai kênh nên ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ sóng âm là không đáng kể.
Tóm lại, do cảm biến hướng gió và cảm biến tốc độ gió đều được thiết kế cơ học và có bộ phận quay nên tốc độ gió tối thiểu là điều kiện bắt đầu trước khi quan trắc. Nếu tốc độ gió thấp hơn giá trị ban đầu thì cánh quạt hoặc cốc gió sẽ không được dẫn động để quay. Vì thế việc giám sát là không thể. Ngược lại có cảm biến hướng và tốc độ gió siêu âm. Tính năng lớn nhất của thiết bị này là nó có thể hoạt động ngay cả ở tốc độ gió bằng 0 mà không cần khởi động tốc độ gió. Và không giống như cảm biến hướng và tốc độ gió cơ học cần có hai thiết bị, cảm biến siêu âm kết hợp hai phương pháp giám sát được tích hợp thành một, phát hiện và xuất ra cùng một lúc.
Với sự phát triển nhanh chóng của Internet of Things, nhu cầu về độ chính xác của việc giám sát các yếu tố khí tượng ngày càng tăng. Việc sử dụng cảm biến hướng và tốc độ gió siêu âm có thể khắc phục tốt những nhược điểm cố hữu của cảm biến hướng và tốc độ gió cơ học, nhờ đó chúng có thể hoạt động bình thường cả ngày và trong thời gian dài. Nếu chi phí có thể giảm trong tương lai, nó sẽ là một giải pháp thay thế mạnh mẽ cho máy đo gió cơ học.
