超聲波風速風向傳感器對比分析摘要：

分別采用3種體積各異(yi)的超聲波原理風速風向傳感器進行對比分析體積對風洞風速的影(ying)響。

一、超聲波風速風向傳感器引言

風速計的計量檢測過程中，除(chu)了實驗室的溫(wen)濕壓環境條件影(ying)響外，很多幹(gan)擾(rao)因素並沒(mei)有引起計量工作者的重(zhong)視，例如被測物體的體積差異(yi)也會(hui)造(zao)成檢測結果(guo)的差異(yi)。本(ben)文(wen)重(zhong)點討論了被測物體體積對風洞中風速計檢測結果(guo)的影(ying)響。

二、 超聲波風速風向傳感器環境條件

現在大多數計量機構用皮(pi)托管(guan)微壓傳感器作為風速傳感器標準器，一般認(ren)為皮(pi)托管(guan)測量值在2m／s以上具(ju)有比較(jiao)高(gao)的可信度,故我們選擇(ze)使用定期送檢準確(que)度等(deng)級(ji)優於0.01的標準器。

對標準風速值的影(ying)響大多是(shi)實驗室空氣溫(wen)度的變(bian)化，故我們在實驗室溫(wen)度變(bian)化不(bu)超過3℃進行檢定。大氣壓力的變(bian)化對標準風速值的影(ying)響也較(jiao)大，但是(shi)實驗室中氣壓值相對較(jiao)為穩(wen)定，一般實驗室都能滿足氣壓的變(bian)化量。空氣濕度的變(bian)化對標準風速值的影(ying)響較(jiao)小，一般實驗室都能滿足要求。

由於傳感器加工工藝的差異(yi)，超聲波風速風向傳感器方向對測量結果(guo)會(hui)有一定影(ying)響，故應(ying)在同一個方向條件下檢測對比。

三、體積對風速測量結果(guo)的影(ying)響

1、超聲波風速風向傳感器測試

根據風量守恒原理，風洞風速測量下限=2B／A，其中A和B分別為被檢儀器和皮(pi)托管(guan)所在位置的風洞截麵積。本(ben)文(wen)采用被檢儀器和皮(pi)托處在相同截麵積處，則測量下限為2m/s，A=B=0.5m*0.5m=0.25m²。

風速計的原理眾多,有熱式和機械葉(ye)輪式以及超聲波式的。其中超聲波風速儀是(shi)利用超聲波在空氣中傳播(bo)時間差來(lai)測量風速和風向的測量儀器。具(ju)有很多熱式和機械式風速儀所不(bu)具(ju)有的特點，被認(ren)為是(shi)可替代(dai)機械式風速風向儀的理想(xiang)儀器，具(ju)有方便集成、磨損小、使用壽命長、響應(ying)速度快等(deng)特點。

因此本(ben)文(wen)分別采用市麵上較(jiao)為穩(wen)定的富奧通科技（北京）公司生產的3種體積各異(yi)的超聲波原理風速風向傳感器進行對比分析：體積對風洞風速的影(ying)響。分別為FWS200(風速風向兩參數)、FW500（風速風向溫(wen)濕壓五參數）、FWS600（風速風向溫(wen)濕壓雨量六參數）。

                                                                      三種設備縱(zong)切截麵積，以及與風洞截麵積之比如下表：

2.體積對風速的影(ying)響

1）變(bian)頻器頻率值相同時，在A~D四種條件下測量標準器8個點風速，並記錄如下表：A:無設備，B:FWS200，C:FWS500，D:FWS600

2）不(bu)同被測物時風洞皮(pi)托管(guan)風係數

根據上表數據以檢測點值為橫軸(zhou)，以實測值為縱(zong)軸(zhou)，分別對比B、C、D值得(de)到三種被測物對風洞皮(pi)托管(guan)風速的影(ying)響

根據上圖直線分別得(de)到三種條件下皮(pi)托管(guan)風係數Kb=0.9928，Kc=0.9624，Kd=0.9219

3) 截麵積比與皮(pi)托管(guan)風係數的關係

根據上圖，以截麵積比為橫軸(zhou)，以實測風係數為縱(zong)軸(zhou)，得(de)到風係數與截麵積比的關係如下圖：

四、超聲波風速風向傳感器結論

由於風阻作用物體在風洞中會(hui)對皮(pi)托管(guan)風速計結果(guo)會(hui)產生影(ying)響，物體長度、風洞截麵積一定時，橫截麵越大，體積越大對皮(pi)托管(guan)風係數衰減程度越大，在一定範圍內，隨著(zhou)體積的增加，衰減率遞增。因此為了使風速計在計量時獲得(de)更高(gao)準確(que)度需要通過算(suan)法和係數校準來(lai)排(pai)除(chu)體積風阻的幹(gan)擾(rao)。