Cảm biến tốc độ gió siêu âm là một thiết bị phát hiện tín hiệu hoàn toàn kỹ thuật số, có thể tính toán tốc độ gió thông qua thời gian lan truyền siêu âm trong không khí, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khai thác mỏ, rừng, giám sát thời tiết và các lĩnh vực khác. Hôm nay, tôi sẽ giới thiệu sơ lược về cảm biến tốc độ gió siêu âm.
Cảm biến tốc độ gió siêu âm chủ yếu sử dụng phương pháp chênh lệch thời gian siêu âm để thực hiện phép đo tốc độ gió, tốc độ truyền âm thanh trong không khí và hướng gió sẽ được chồng lên vận tốc không khí. Nếu hướng truyền của sóng siêu âm giống với hướng gió, tốc độ của nó sẽ được tăng tốc; ngược lại, tốc độ của nó sẽ bị chậm lại. Do đó, trong điều kiện phát hiện cố định, tốc độ truyền siêu âm trong không khí có thể tương ứng với hàm tốc độ gió thông qua tính toán tốc độ gió và hướng gió chính xác có thể thu được.
Sau nguyên lý chênh lệch áp suất thay đổi
Một chướng ngại vật cố định (tấm lỗ, vòi phun, v.v.) được thiết lập theo hướng hoạt động để tạo ra chênh lệch áp suất tùy thuộc vào lưu lượng. Phép đo chênh lệch áp suất có thể được chuyển đổi thành phép đo lưu lượng.
Nguyên lý truyền nhiệt
Theo lý thuyết đường xoáy Karman (xem Hình 1), trong trường dòng chảy biên vô hạn thẳng vào một vật cản phi tuyến có chiều dài vô hạn (tức là, điểm khởi đầu xoáy của vật thể C, thanh ngang cảm biến tốc độ gió), luồng gió y học đi qua điểm khởi đầu xoáy của vật thể C, trong điểm khởi đầu xoáy của vật thể ở cạnh hạ lưu của xoáy sẽ là điểm khởi đầu của hai hàng cột xoáy xen kẽ, xoáy vào trong (tức là các xoáy luồng không khí), và điểm khởi đầu xoáy của tần số f được so sánh với lưu lượng V, công thức thể hiện như sau.
f=StV/ngày.
Với công thức trên ta cũng có thể rút ra các kết luận sau khi cảm biến tốc độ gió và đầu dò được thiết lập giữa một vật chắn, khi luồng không khí đi qua vật chắn, bên dưới hai cột xoáy được tạo ra bởi sự quay bên trong của các xoáy xen kẽ, do xoáy trên hiệu ứng chặn siêu âm của sóng siêu âm, đầu dò siêu âm sẽ nhận được cường độ siêu âm theo tần số thay đổi của xoáy khi xoáy không chặn sóng siêu âm, cường độ siêu âm là cực đại;; cường độ siêu âm là lớn nhất; khi xoáy chặn chính xác sóng siêu âm, cường độ siêu âm là lớn nhất. Khi xoáy chặn chính xác sóng siêu âm, cường độ sóng siêu âm nhận được là nhỏ nhất. Đầu dò siêu âm sẽ nhận tín hiệu tần số vào mô-đun chuyển đổi lực đẩy tần số/điện, chuyển thành điện áp, hai thành mối quan hệ tỷ lệ thuận tuyến tính, tức là điện áp và tốc độ gió thành mối quan hệ tỷ lệ thuận tuyến tính. Do đó, cảm biến tốc độ gió siêu âm là sử dụng nguyên lý điều chế xoáy siêu âm để xác định tần số xoáy.
Tóm lại ở trên có thể thấy ở nhiều nơi cảm biến tốc độ gió siêu âm mang đến cho mọi người không chỉ dữ liệu mà còn an toàn và bảo mật, còn phương pháp đo tốc độ gió, khối lượng gió truyền thống thường thiếu độ chính xác, chi phí quá cao, độ ổn định kém và các vấn đề khác.