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大风速下超声波风速风向仪为什么测量不到风速【大禹电子】

发布者:大禹电子 发布日期:2023-06-20  浏览量:665

  超声波风速仪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。由于声波在空气中传播时,它的速度受温度的影响很大;风速传感器检测两个通道上的两个相反方向,因此温度对声波速度产生的影响可以忽略不计。

超声波风速风向仪


  可为何风速达到50米/秒或者更高风速,超声波风速风向仪就没有信号了。

  经过分析有以下几种情况:


  1. 多普勒效应造成的频率偏差:超声波风速风向仪的换能器中心频率在200KHz,无风情况下一个换能器发射,另一个换能器接收到的也是200Khz,当风速达到50米/秒的时候,因为多普勒效应,接收换能器接收到的信号频率偏离200Khz比较远,造成接收换能器接收到超过换能器中心带宽范围的信号。


超声波风速风向仪


  2.灵敏度的变化:在无风条件下,200Khz频率的风速风向仪换能器DYA-200-01D用12V、16V和24V电压驱动,两个换能器之间距离5cm、10cm的位置,一个发射一个接收,风速越大,风压越小,超声波在传输过程中衰减就越厉害,接收端接收到的信号就越小。达到50米/秒的风速下,接收换能器接收到的信号只有微伏级别了,所以测量不到风速了。


超声波风速风向仪


  3.发射角度偏移:以DYA-200-01D风速风向仪换能器为例,(波束宽度)半功率角@-3dB:10°±2,锐度角:23°±4。风速越大,发射换能器的角度偏移越大,达到一定大的风速后,造成接收换能器不在锐度角范围内,从而测量不到风速。这个因素对大风速测量是最小的。


  大禹电子产品主要四大类:工控仪表、工业传感器、海洋设备、超声波换能器。产品应用场景:超声波测距,监测水位/流速/流量/泥位/水深等,水下通信/定位/避障。

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