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浅谈测量风速、风向的方法之风速风向传感器

发布时间:2021-07-15 点击量:76

风速是指风流在单位时间内流过的距离;风力是指风吹到物体上时表现的力量大小。风速没有等级,风力才有等级,风速是风力等级划分的依据。一般来讲,风速越大,风力等级越高,风的破坏力就越大。

一、为什么要强调风速、风力的测量呢?

风力与风速是气象研究的重要指数,也是人们关注的重点要素。其不仅对人们的日常各类活动有很大的影响,对于气象研究、航海等工作更具重要意义,所以提前测好风速风向,有利于各项活动地顺利开展。

二、测量风速、风向有哪些方法呢?

根据测量原理为大家介绍以下几类方法:传统测量、机械式、超声波式、与量热式等。

传统测量法

1、风向测量:使用风向标

风向标对的风向箭头指在哪个方向,就表示当时刮什么方向的风。风向标和气流方向有一定的夹角时,气流对风向标尾翼产生一个压力。其大小正比于风标几何形状在气流方向垂直面上的投影,风标头部迎风面积小,尾翼迎风面积大,由这个压力差产生风压使风标绕垂直轴旋转,直到风标与气流平行。从风向标与固定主方位指示杆之间的相对位置就可以很容易观测出风向。

2、风速测量:使用测风器

测风器上有一块长方形的风压板,风压板旁边装一个弧形框子,框上有长短齿。风压板扬起所过长短齿的数目,表示风力大小,风力越大表示风速等级越高。

机械式测风

机械式测风如风表测风,外表如同机械手表形状,一般被用测量井巷的风。需先估算风速,然后用风标和秒表,将风表指针与秒表回零,然后使风表迎着风流,并与风流方向垂直,风表空转30s后同时打开风表和秒表开关,开始测定。需注意在同一断面的测风不少于3次,测风过程中要平稳运行。如风速风向传感器就是采用典型的机械式测风方法,更好地利用了风能,并支持了新能源风力发电技术的发展。

超声波测速法

超声波测风的工作原理是利用超声波时差法来实现风速风向的测量。由于声音在空气中的传播速度,会和风向上的气流速度叠加。假如超声波的传播方向与风向相同,那么它的速度会加快;反之,若超声波的传播方向若与风向相反,那么它的速度会变慢。所以,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。

量热式原理测量法

采用量热式原理测量风速的典型例子就是风速计,其基本原理是将一根细的金属丝放在流体中,通电流加热金属丝,使其温度高于流体的温度,因此将金属丝风速计称为“热线”。当流体沿垂直方向流过金属丝时,将带走金属丝的一部分热量,使金属丝温度下降。根据强迫对流热交换理论,可导出热线散失的热量Q与流体的速度v之间存在关系式。风速计一种能测低风速的仪器,它是由热球式测杆探和测量仪表两部分组成。探头有一个玻璃球,球内绕有镍铬丝圈和两个热电偶。热电偶的冷端连接在磷铜质的支柱上,直接暴露在气流中。当一定大小的电流通过加热圈后,玻璃球的温度升高。升高的程度和风速有关,风速小时升高的程度大;反之,升高的程度小。升高程度的大小通过热电偶在电表上指示出来。根据电表的读数,查校正曲线,即可查出当时的风速。