超声波风速传感器在生活环境中的各种应用

空气的流动也就形成了风，生活中的风通常根据不同的风速可以分为许多种，超过8级风力通常就是比较危险的，所以人们一直以来就比较重视风速测量工作，随着传感器技术、无线通信技术、计算技术的不断发展和完善，各种传感器网络将遍布我们生活环境，从而真正实现“无处不在的计算”。下面我们来了解一下风速传感器的相关知识。

风速传感器是一种使用方便，性能好，可靠性高的智能仪器仪表，可以广泛的用于测量温室，环保，气象站以及养殖等场所风速。风速传感器有很多种分类，主要可以分为皮托管式风速传感器、螺旋桨风速传感器、霍耳效应电磁风速传感器、热线式风速传感器以及超声波式风速传感器等。和传统的风速传感器相比，超声波风速传感器具有测量精度好、功能多的优势，而且它的探头的结构比较简单，在很多应用领域中他替代了传统的风速风向传感器。所以在一些野外精确测量工作中人们会选择这种传感器，例如：城市环境监测、风力发电、气象监测、桥梁隧道、航海船舶、航空机场、各类风扇制造业、需要抽风排气系统的行业等。

以下简要介绍传超声波风速传感器的一些应用以法国LCJ Capteurs超声波风速传感器——CV7-OEM为例：

超声波风速传感器主要是利用超声波时差法来实现风速的测量，声音在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加。若超声波的传播方向与风向相同，它的速度会加快;反之，它的速度会变慢。因此，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应通过计算即可得到精确的风速和风向。关于计算方式可以参考工采网小编写的《超声波风速传感器测量原理》。

法国LCJ Capteurs超声波风速传感器——CV7-OEM是工釆网最新最精确的坚固型风速传感器，可通过紧凑的风传感器实现较高的准确度和连续的风速风向数据收集。无需维护，能够在最极限条件下达到最高标准操作水平，此外关于声音方面，声音则是在交叉口由流动的物体传输。传输是是由电子声学传感器（1）用超声波信号（2）在他们之间通信，沿着正交轴， 由风速（3）引起声波传输时间不同。法国LCJ Capteurs超声波风速传感器——CV7-OEM则是在他们之间通信传输4种不同的测试，然而测试得到的食量头部风用于计算。结合测量计算出风速和根据基轴计算出风向。温度测量则是用于校准。传感器的设计减小倾角的影响（4）（传感器倾角的影响能被部分校正是由于传感器空间的形状）。另一方面CV7还可以传输了4个独立的测试数据以保证检查用于头风矢量计算的正确性，这个方法给出了0.15m/S的风速灵敏度，卓越的线性度，可达到40m/S。可广泛应用于国防和航空航天气象领域，比如无人机、地面发射及回收站、配套气象站等。

应用于风电行业中的传感器

我国是最早开发利用风能的国家之一，但早期的风能利用仅局限于风车提水、灌溉等代替人力进行生产作业，并未开展规模化的开发与利用。随着国际社会对能源安全、生态环境、异常气候等问题的日益重视，减少化石能源燃烧，加快开发和利用可再生能源已成为世界各国的普遍共识和一致行动。风电作为技术成熟、环境友好的可再生能源，已在全球范围内实现大规模的开发应用。

机械式的风速风向仪作为一种对天气测量的设备，用来测量风的方向在大小，但是在使用中慢慢暴露出许多问题，影响了风电的效率。如：在风沙扬尘严重的场合以及腐蚀性严重的沿海场合轴承会过早由于异物及腐蚀而引起卡转，其使用寿命不会超过1年半。在环境相对良好的场合，风速风向仪随时使用一定时间后轴承的阻尼也会发生变化，其测量数据的误差会随着时间的推移越来越大，一般其使用寿命为3年左右。数据误差太大，不仅发电效率低，而且会影响其他设备的寿命。大家都知道机械式的风速风向仪依靠轴承的转动来完成测量，所以其精度及寿命基本取决于轴承。而在面对传感器这个热门的行业，许多厂家也看到了商机纷纷加入制造的大军行业中为此制造了不同种类的超声波风传感器，而且均能很好地应用于风力发电机组。详细内容请参考工采网资讯的《超声波风速传感器在风电行业中的发展前景》一文。

应用于气象领域的传感器

在气象领域，通常需要对许多种自然现象进行观察，因而自动气象站通过安装不同的传感器，可对大气温度，环境湿度，露点温度，大气压力，平均风速风向，瞬时风速风向，紫外照射，降水量，土壤温度，风力等级监测等多种常规气象要素。自动气象站通过不同的传感器采集地面气象要素数据，数据采集完成后通过网络统一传输到气象探究学习服务器上，再经气象采集软件处理各项数据，观测的实时气温、气压、风向、风速等气象数据通过专业气象软件传出，并在气象站主机上自观显示各项气象要素值。不同自动气象站点所观测的气象数据可以通过网络上传到学校网站上、供师生实时查寻，及时了解天气变化情况。可见在气象领域对于气象数据的收集，通常比较受到人们的重视特别是在现今日益竞争激烈的测风仪器领域来说，迫切的需要一种能准确测量风速信息并且具有测量风向的功能的设备。对于气象领域传感器的应用可参看靠《风速传感器在气象监测领域的应用及解决方案》一文。就目前大多数的风速收集工作而言其实都是通过超声波风速传感器来完成的，虽然它也有不足之处但是超声波风速传感器比同类设备相比，在不同的气象环境下可以一更高的精度测量到更加准确的风速变化信息，而且在同一时间内，超声波传感器的响应时间也要高于同类设别，当需要测量周围温度的变化但又没有温度测量设备的时候，这个时候使用超声波风速传感器也可以测量到周围温度的变化，这就是超声波风速传感器的优势。

应用于农业生产方面的传感器

在农业生产中，自然界的光、热、水、气的某种组合对某项生产有利，就形成有效的农业自然资源。除了自然界的光、热、水、气对农业生产有利此外风也是农业生产的环境因子之一。在我国盛行季风，对作物生长有利其中风速适度对改善农田环境条件起着重要作用。正常的风对农业生产很有作用的，所以对风速和风向进行测量对农业也会有很大的帮助。然而在设施农业中，如何获取信息以调节农作物生长环境显得极为重要。其中涉及到关键技术中信息获取手段是最重要的关键技术之一。因此需要对农业气象和环境进行适时监测，监测所用传感器主要有电容式或应变式传感器构成的气压传感器、电阻式传感器构成的风向传感器、基于热量转移原理或差压原理构成的风速传感器是一种可以连续测量风速和风量（风量=风速x横截面积）大小的常见传感器，是农业气候自动监测站风的参数测量的重要设备。风速传感器应用于农业生产方面的详细解决方案可参考工采网资讯《风速传感器在农业气象环境方面的应用》。