ساختار سنسور و اصل بادسنج
بادسنج ها می توانند اصلی ترین داده های ثبت شده سرعت و جهت باد را در ایستگاه های هیدروگرافی، حفاظت از محیط زیست، کشاورزی، جنگلداری، نیروگاه ها، جزایر، حمل و نقل، معادن و سایر صنایع ارائه دهند.
سنسور بادسنج از ساختار قاب چرخشی دو فنجان سنتی استفاده می کند. سرعت باد را به سرعت چرخش قاب چرخان تبدیل می کند.
به منظور کاهش سرعت باد شروع از یک فنجان باد سبک وزن ساخته شده از مواد خاص و یک تکیه گاه جواهر استفاده می شود. پس از شناسایی توسط سنسور، دستگاه ثابت شده بر روی قاب چرخان سیگنال را برای اندازه گیری به میزبان ارسال می کند.
میکروکنترلر موجود در بادسنج، سیگنال خروجی سنسور باد را نمونه برداری، تصحیح و محاسبه می کند.
در نهایت، ابزار پنج پارامتر را خروجی میدهد: سرعت باد آنی/ سرعت متوسط باد یک دقیقهای/ سطح باد آنی/ میانگین سطح باد یک دقیقهای/ ارتفاع موج متناظر با میانگین سطح باد.
پارامترهای اندازه گیری شده مستقیماً به صورت دیجیتالی بر روی صفحه نمایش LCD دستگاه نمایش داده می شوند.
به منظور کاهش مصرف برق دستگاه، سنسورها و میکروکنترلرهای موجود در دستگاه یک سری اقدامات ویژه برای کاهش مصرف برق انجام داده اند.
به منظور اطمینان از قابلیت اطمینان داده ها، هنگامی که ولتاژ منبع تغذیه خیلی کم است، علامت باتری در پایین صفحه نمایشگر کمبود برق را نشان می دهد و به کاربر می گوید که ولتاژ منبع تغذیه خیلی کم است و داده ها دیگر وجود ندارند. قابل اعتماد است و باتری باید به موقع تعویض شود.
بادسنج چگونه کار می کند
اصل اساسی بادسنج این است که یک سیم فلزی نازک را در یک سیال قرار داده و جریان الکتریکی را برای گرم کردن سیم عبور می دهد تا دمای آن بیشتر از دمای سیال باشد، بنابراین بادسنج سیمی را "سیم داغ" می نامند. هنگامی که سیال در جهت عمودی از سیم عبور می کند، بخشی از گرما را از سیم می گیرد و باعث کاهش دمای سیم می شود. با توجه به تئوری تبادل حرارتی جابجایی اجباری، می توان نتیجه گرفت که بین گرمای Q از دست رفته توسط سیم داغ و سرعت v سیال رابطه وجود دارد. همانطور که در شکل 2.1 نشان داده شده است، یک کاوشگر استاندارد سیم داغ از دو براکت تشکیل شده است که یک سیم فلزی کوتاه و نازک را کشیده اند. سیم فلزی معمولاً از فلزاتی با نقطه ذوب بالا و شکل پذیری خوب مانند پلاتین، رودیوم و تنگستن ساخته می شود. سیم هایی که معمولا استفاده می شوند دارای قطر 5 میکرومتر و طول 2 میلی متر هستند. کوچکترین کاوشگر دارای قطر تنها 1 میکرومتر و طول 0.2 میلی متر است. پروب هات وایر را با توجه به مصارف مختلف به صورت دو سیم، سه سیم، مفتول مورب، V شکل، X شکل و ... نیز می سازند که برای افزایش استحکام گاهی به جای سیم فلزی از فیلم فلزی استفاده می شود. همانطور که در شکل 2.2 نشان داده شده است، معمولاً یک لایه فلزی نازک روی یک بستر عایق حرارتی اسپری می شود که به آن پروب فیلم داغ می گویند. پروب های سیم داغ قبل از استفاده باید کالیبره شوند. کالیبراسیون استاتیک در یک تونل باد استاندارد خاص انجام می شود و رابطه بین سرعت جریان و ولتاژ خروجی اندازه گیری شده و به یک منحنی استاندارد کشیده می شود. کالیبراسیون دینامیکی در یک میدان جریان ضربانی شناخته شده یا با افزودن یک مدار گرمایش به بادسنج انجام می شود. آخرین سیگنال الکتریکی ضربان دار برای بررسی پاسخ فرکانسی بادسنج سیم داغ استفاده می شود. اگر پاسخ فرکانسی خوب نباشد، می توان از مدار جبرانی مربوطه برای بهبود آن استفاده کرد.
محدوده اندازه گیری سرعت جریان از {{0}} تا 100m/s را می توان به سه بخش تقسیم کرد: سرعت کم: 0 تا 5m/s. سرعت متوسط: 5 تا 40 متر بر ثانیه سرعت بالا: 40 تا 100 متر بر ثانیه پروب حرارتی بادسنج برای اندازه گیری دقیق از 0 تا 5 متر بر ثانیه استفاده می شود. پروب چرخ بادسنج برای اندازه گیری نرخ جریان از 5 تا 40 متر بر ثانیه ایده آل است. و از لوله پیتوت برای به دست آوردن بهترین نتایج در محدوده سرعت بالا استفاده می شود. نتیجه یک معیار اضافی برای انتخاب صحیح پروب سرعت جریان یک بادسنج دما است. معمولاً دمای عملکرد سنسور حرارتی بادسنج حدود +-70 درجه سانتیگراد است. پروب چرخ بادسنج مخصوص می تواند به 350 درجه سانتیگراد برسد. لوله پیتوت بالای +350 درجه سانتیگراد استفاده می شود.
