Принцип на функциониране и предимства на ултразвуковите датчици за вятър

Днешното наблюдение на околната среда и прецизното земеделие продължават да зависят от най-новите технологии за измерване на вятъра за да се максимизират операциите и ефективността. От много решения, които са на разположение, ултразвуковите ветрови сензори са доказали, че са значително по-добри от традиционните механични анемометри, които предлагат небивални нива на точност и надеждност. Тези високоразвити сензори променят индустрията при оценка на вятърните модели, доставяйки ключова информация за умно земеделие и методите на възобновяема енергия.

 

Работен принцип на ултразвуковите вятрени сензори

Ултразвуковите датчици за вятър са базирани на принципа на измерване на времето за преминаване на ултразвукови звукови вълни предавани до двойки трансдюцери. Тези устройства обикновено имат три, но все пак четири ултразвукови трансдюцера, разположени с висока геометрична прецизност, за да измерват тримерното движение на вятъра. Когато обаче вятър минава през трансдюцерите, той променя скоростта, с която се разпространяват ултразвуковите импулси – ускорявайки ги, ако те пътуват в същия посоката като вятъра, и забавяйки ги, ако са в противоположни посоки. Напреднали алгоритми четат тези данни така, че посоката и скоростта на вятъра могат да бъдат изчислени с изключителна точност. Напредните модели включват температурна компенсация за коригиране на вариациите в скоростта на звука, което още повече подобрява точността на измерването при различни околноземни условия.

 

Сравнение между ултразвукови и механични датчици за вятър

Принципът на измерване и физическото сградяване са основната разлика между ултразвуковите и традиционните механични датчици за вятър. Механичните анемометри използват движими части – чашки или лопасти, които се въртят физически при движението на въздуха. Въпреки че те са давали относително достатъчни измервания за основните нужди, те са фундаментално ограничени от фактори като механично изнасяне, грешки от триене, бавни реакции. На противоположен полюс ултразвукови сензори , ултразвуковите датчици не съдържат движими части, така че механичното инерция е eliminirana и се получава моментална реакция при промяна в вятъра. Този статичен дизайн ги прави практически безобслужващи и независими от проблемите с изнасяне на подшипниците или замръзването, които са характерни за механичните датчици в изискателни условия. Сравнителни изследвания показват, че ултразвуковите датчици могат да запазят точност на ниво ±1% през много години непрекъснато функциониране, докато механичните датчици се разстройват значително по-бързо.

 

Предимства на ултразвуковите ветрови сензори

Преимуществата на тази ултразвукова технология за измерване на вятър са далеч над и пред нейните основни увеличения в точността. Тези датчици разполагат с няколко显著ни предимства, които ги правят най-подходящи за изискващи приложения. Надеждността им гарантира безпрецедентна твърдост и продължителен ресурс при работа, като някои производители докладват операционен период от десетилетия с минимални калибриращи корекции. Липсата на движими части ги прави невъзприемливи към износването на механичните средства и премахва проблема, познат за механичните датчици, наречен "статичен трение" при слаб вятър. Съвременните ултразвукови датчици разполагат с функции за самодиагностика на борда и автоматично подгряване, за да предотвратят образуването на лед и сняг в студени климатични условия. Серия по-продвинати модели могат едновременно да определят няколко допълнителни параметри, като виртуална температура и скорост на звука, давайки повече информация за околната среда от един малък устройство. Вместе тези характеристики произвеждат решение за измерване, което работи практически без обслужване дори в най-тежките условия.

 

Приложения на ултразвуковите ветрови сензори в различни сценарии

Метеорологичните станции ценият техния потенциал да登记ират бързи ветрове и могат да бъдат запомнати от механични сензори. Охвъртните приложения включват наблюдение на ветровата тегла на мостове и сгради, а бързият отговор на сензора тук предизвиква опасност за въздушните условия. Въпреки гъвкавостта на технологията в различни оперативни среди, някои производители проектират морски ултразвукови сензори за офшорни приложения.

 

Разглеждане на фактори при покупка на ултразвуков ветров сензор

За да се избере правилния тип ултразвуков вятъчен сензор, е необходимо сериозно разглеждане на различни технически и оперативни аспекти. Изискванията за диапазон и точност на устройството за измерване трябва да отговарят на целите на приложението, които могат да включват наблюдение на лек бриз в земеделски полета или измерване на вятър с хуриканова сила в крачества инсталации. Друг важен фактор е околната среда – промишлените модели предлагат силни конструкции и сигурност срещу тежките външни условия. Някои производители предлагат сензори, чиято изходна информация може да бъде конфигурирана по различен начин – от основни аналогови сигнали до напреднали цифрови протоколи, които могат да бъдат лесно интегрирани в системите за събиране на данни, използвани днес. Енергията и комуникационният интерфейс трябва да са съвместими с тези, които вече съществуват, докато допълнителни функции като отопляващи елементи или защита срещу молнии може да са необходими за определени настройки. Потенциалните покупатели трябва също да обърнат внимание на физическите размери на сензора и възможностите за инсталиране, за да се осигури точна инсталация на мястото за наблюдение.