Hvad er en piezoelektrisk sensor? Hvad er en vind cup vindhastighedssensor?
1. Introduktion til sensorer
En sensor (engelsk navn: transducer/sensor) er en detektionsenhed, der kan registrere den målte information og konvertere den registrerede information til elektriske signaler eller andre nødvendige former for informationsoutput i henhold til visse regler for at opfylde kravene til informationstransmission, -behandling, -lagring , visning, optagelse og kontrol. På grund af de mange typer sensorer introducerer redaktøren i denne artikel kun den piezoelektriske sensor og vindbeholderens vindhastighedssensor.
2. Piezoelektrisk sensor
Først og fremmest, lad os tage et kig på noget relevant viden om piezoelektriske sensorer. Tryksensorer er de mest brugte sensorer i industriel praksis, og de tryksensorer vi normalt bruger er hovedsageligt fremstillet ved hjælp af den piezoelektriske effekt. Sådanne sensorer kaldes også piezoelektriske sensorer.
De piezoelektriske materialer, der hovedsageligt anvendes i piezoelektriske sensorer, omfatter kvarts, kaliumnatriumtartrat og ammoniumdihydrogenphosphat. Blandt dem er kvarts (siliciumdioxid) en naturlig krystal, og den piezoelektriske effekt findes i denne krystal. Inden for et bestemt temperaturområde eksisterer den piezoelektriske egenskab altid, men når temperaturen overstiger dette område, forsvinder den piezoelektriske egenskab fuldstændigt (denne høje temperatur er det såkaldte "Curie-punkt"). Da det elektriske felt ændres lidt med spændingsændringen (det vil sige den piezoelektriske koefficient er relativt lav), erstattes kvarts gradvist af andre piezoelektriske krystaller. Kaliumnatriumtartrat har stor piezoelektrisk følsomhed og piezoelektrisk koefficient, men det kan kun anvendes i et miljø med relativt lav stuetemperatur og luftfugtighed. Ammoniumdihydrogenphosphat er en kunstig krystal, som kan modstå høje temperaturer og relativt høj luftfugtighed, så den har været meget brugt.
3. Wind cup vindhastighedssensor
Efter at have forstået den relevante viden om den piezoelektriske sensor, lad os tage et kig på noget af indholdet af vindkoppens brugerdefinerede sensor.
Wind cup vindhastighedssensoren er en meget almindelig vindhastighedssensor, som først blev opfundet af Robinson i England. I Kina har vindkoppens vindhastighedssensor været meget brugt. Den følende del af vindkoppens vindhastighedssensor er sammensat af tre eller fire koniske eller halvkugleformede tomme kopper. Den hule kopskal fastgøres på de tre-takkede stjerneformede beslag ved 120 grader eller på de krydsformede beslag i 90 grader med hinanden. De konkave overflader af kopperne er arrangeret i én retning, og hele tværarmsrammen er fastgjort på en lodret rotationsakse.
Når vinden blæser fra venstre, er vindkoppen 1 parallel med vindretningen, og komponentkraften af vindens tryk på vindkoppen 1 i den retning, der er mest vinkelret på vindkoppens akse, er tilnærmelsesvis nul. Vindbæger 2 og 3 krydser vindretningen i en vinkel på 60 grader. For vindbæger 2 vender dens konkave overflade mod vinden og bærer det største vindtryk; vindbæger 3 har en konveks overflade, der vender mod vinden, og vinden omkring den gør vindtrykket mindre end vindbæger 2. På grund af trykforskellen mellem vindbæger 2 og vindbæger 3 i retningen vinkelret på aksen for vindbægeret 3. vindkoppen, begynder vindkoppen at rotere med uret.
Efter at vindkoppen begynder at rotere, fordi koppen 2 roterer langs vindretningen, falder vindens tryk relativt, mens koppen 3 roterer mod vinden med samme hastighed, øges vindtrykket relativt, og vindtrykforskellen bliver ved med at falde. Efter et stykke tid (konstant vindhastighed), når partialtrykforskellen, der virker på de tre vindkopper, er nul, vil vindkopperne rotere med en ensartet hastighed. På denne måde kan vindhastigheden bestemmes efter vindkoppens hastighed (omdrejninger pr. sekund).
Når vindkoppen roterer, driver den den koaksiale flertandsskæreskive eller magnetiske stang til at rotere og opnår et pulssignal proportionalt med vindkoppens hastighed gennem kredsløbet. Pulssignalet tælles af tælleren, og den aktuelle vindhastighedsværdi kan opnås efter konvertering. På nuværende tidspunkt bruger det nye rotoranemometer tre kopper, og ydeevnen af den koniske kop er bedre end den halvkugleformede. Når vindhastigheden stiger, kan rotoren hurtigt øge hastigheden, så den passer til luftstrømmens hastighed. Når vindhastigheden falder, på grund af inertipåvirkning, vil vindhastigheden ikke falde med det samme. Roterende vindmålere angiver normalt for høj vindhastighed i vindstød og har en for stor effekt (producerer en gennemsnitlig fejl på omkring 10 procent).
