超声波风速仪原理

风速传感器是可连续监测上述地点的风速、风量（风量=风速x横截面积）大小，能够对所处巷道的风速风量进行实时显示，是矿井通风安全参数测量的重要仪表。其传感器组件由风速传感器、风向传感器、传感器支架组成。主要适用于煤矿井下具有瓦斯爆炸危险的各矿井通风总回风巷、风口、井下主要测风站、扇风机井口、掘进工作面、采煤工作面等处，以及相应的矿产企业。然而对于气象数据的收集，通常比较受到人们的重视，所以会使用一些高精度的测量工具，当然，风速的收集工作也是如此，目前大多数的风速收集工作其实都是通过超声波风速传感器来完成的。[align=center][img=,378,267]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/01/201801251531244576_3444_3345088_3.png!w378x267.jpg[/img][/align]在气象领域使用的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。但是超声波风速传感器设备其实并不是完美的，在高精度的背后，有着整体结构复杂，重量大，价格高的缺陷，这也是这种传感器一直没有被广泛使用的主要原因，不过相信随着高新技术的不断投入，这个问题早晚都会别解决。对于气象领域的监测工釆网小编推荐法国LCJ Capteurs [b]超声波风速传感器[/b] SONIC-ANEMO-MICRO[align=center][img=,292,285]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/01/201801251531054007_844_3345088_3.png!w292x285.jpg[/img][/align] 由于传统的风速计有旋转的机械部分使得这些移动的部分容易使得传感器损坏，因此超声波传感器的设计在于避免任何的机械部分是为了确保更可靠的操作。同时超声波传感器有着长期的稳定性而不需要维护。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 SONIC-ANEMO-MICRO 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） 。此外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。在超声波传感器的应用中，超声波风速传感器它具有重量轻、没有任何移动部件、坚固耐用的特点， 而且不需维护和现场校准，能同时输出风速和风向。客户可根据需要选择风速单位、 输出频率及输出格式。也可根据需要选择加热装置(在冰冷环境下推荐使用)或模拟输出。可以与电脑、数据采集器或其它具有RS485或模拟输出相符合的采集设备连用。如果需要，也可以多台组成一个网络进行使用。超声波风速风向仪是一种较为先进的测量风速风向的仪器。 由于它很好地克服了机械式风速风向仪固有的缺陷， 因而能全天候地、长久地正常工作，越来越广泛地得到使用。它将是机械式风速仪的强有力替代品。[b] [/b]风速的变化，往往就表现出了当前时间风力数据的变化，所以在气象、地理等领域的许多工作当中往往都会使用到风速传感器这种传感器设备，那么平时我们常见的风速传感器的应用都有哪些呢?[b] 在新型能源开发领域的应用[/b]大多数的新型能源的开发工作其实都是在比较开阔的环境中进行的，尤其是对风能和太阳能的开发领域，往往由于安装环境十分开阔，所以一些重要的设备十分容易受到风速的变化的影响，而为了避免变化的风速影响到太阳能电池板或者风电机组的正常使用，国内的新型能源开发领域风杯式风速传感器的也得到了广泛的应用。[b]在工矿领域的应用[/b]无论是煤矿还是多种金属矿业的开采过程中，往往都需要注意矿井中的一些气体成分的变化，所以大多数的矿井通常在整合了多种气体传感器设备的同时，往往会注意通风系统的运行状况，而风速传感器就是用来监测矿井内部的通风效果的，所以为了确保煤矿安全生产的正常进行，相关部门也推出了针对矿井环境必须使用风速传感器一类设备的规定。[b]塔式起重机上的应用[/b]通常，为了确保建筑工程的进行，大多数的塔式起重机通常都会安装风速传感器设备，它的存在可以让起重机在大风影响起重机工作的时候，发出报警，但是当大风已经开始影响起重机工作的时候，往往就需要注意风向的变化，这样才能针对不同风向的风做出应对措施，所以部分起重机上面已经使用了风向传感器设备。[b]煤矿上的应用[/b]安装在矿井中的通风设备，往往型号不一，而且其工作功率也有着较大的差别，所以需要使用风速传感器设备对各个通风道的风速值进行监视，防止某个位置的通风率过低而出现的有害气体浓度过高的现象出现。其实为了确保各大、中、小型煤矿生产工作安全的进行，根据相关规定，在煤矿中应该安装风速传感器设备，在每一个采矿区、翼回风巷以及总回风巷都应该设置风速传感器设备，而掘进工作面就属于采矿区的一部分，因此掘进工作面，是需要安装风速传感器的。掘进工作面更容易出现有害气体。其实在掘进面中需要安装风速传感器还有一个主要的原因，就是通常煤矿中的甲烷、一氧化碳、瓦斯等有害气体往往从掘进面出现的概率最大，甚至有些气体在地下形成的“气室”中的气体直接就是一些有害性气体，因此煤矿中需要在每个位置都安装风速传感器并连接通风设备。[b]气象上的应用[/b]在气象领域，通常需要对许多种自然现象进行观察，如风速与气象的变化，当然还有风向的变化，对于风向的测量工作，现在基本是使用风向仪或者风向传感器设备来解决这个问题。地面风向变化的测量：在沙漠、高原地区的风沙治理工作中，通常人们需要注意气流流动的速度与风向的变化，这样可以掌握到更多的气象数据，一边制定更完善的治理方案，所以在整个过程中用到风向传感器这种气象设备。海洋风暴预警：可以说海洋气象预警系统是风向传感器在气象领域重要应用之一，它为海洋气象预警系统提供的风向变化数据，是预测台风覆盖范围以及“运行”轨迹的重要参数之一。[b] [/b]

超声波技术在环境监测中的应用——分析技术 超声波是频率高于20000赫兹的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。 大家有没有留意过自己的身边有多少利用超声波分析的仪器设备呢？我初略统计了下在环境监测领域中利用超声波的分析技术1. 超声测风速风向http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/11/201211031832_401142_1653274_3.jpg 利用超声波测量风速风向，其核心在于测量超声波在空气中传播的时间，即所谓的飞渡时间（TOF，time of flying），超声波从一个探头传送到另一个探头所需要的时间是与风速以及超声通路有关。顺风将使超声信号传播时间递增，逆风将会使之递减。如果风速为零，信号双向的传输时间相等。如果在两个不相关方向上同时测量风速，就可以通过三角学合成计算出风速以及风向。依此原理，超声波风速仪可仅仅使用三个探头即可确定平面中的风速风向。但是在实际设计中，由于设计到信号强弱的问题，使用四个探头的设计也较常见。2. 超声测速http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/11/201211031832_401143_1653274_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/11/201211031833_401144_1653274_3.jpg 超声测速多采用多普勒频移物理原理来测量。多普勒效应(多普勒频移)：某一个声源(超声波)发出的声波被另一个接收体接收并反射，如果该声源相对于接收体是移动的，接收体接收到的声波频率将会与声源的发射频率有差异；如果两个物体之间的相对距离是减少的，接收的频率会增加；如果两个物体之间的相对距离是增加的，接收的频率就减小。 这点其实很容易理解。当你听到迎面开来的一列火车气笛声或者一辆警车的警报声(一个声源)，声音会显得频率较高；而当火车或者警车离你远去时，则听到的声音会变成较低的声音。3. 超声测流量 超声流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。如图，超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器，就像一个渡船的船夫在横渡一条河。当气体不流动时，声脉冲以相同的速度（声速，C）在两个方向上传播。如果管道中的气体有一定流速V（该流速不等于零），则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。这样，顺流传输时间tD会短些，而逆流传输时间tU会长些。这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言；根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/11/201211031833_401146_1653274_3.jpg4. 超声波测水位http://