Hva er en piezoelektrisk sensor? Hva er en wind cup vindhastighetssensor?
1. Introduksjon til sensorer
En sensor (engelsk navn: transducer/sensor) er en deteksjonsenhet som kan registrere den målte informasjonen og konvertere den registrerte informasjonen til elektriske signaler eller andre nødvendige former for informasjonsutgang i henhold til visse regler for å oppfylle kravene til informasjonsoverføring, prosessering, lagring , visning, opptak og kontroll. På grunn av de mange typer sensorer, i denne artikkelen, introduserer redaktøren bare den piezoelektriske sensoren og vindbegerets vindhastighetssensor.
2. Piezoelektrisk sensor
Først av alt, la oss ta en titt på litt relevant kunnskap om piezoelektriske sensorer. Trykksensorer er de mest brukte sensorene i industriell praksis, og trykksensorene vi vanligvis bruker er hovedsakelig produsert ved hjelp av den piezoelektriske effekten. Slike sensorer kalles også piezoelektriske sensorer.
De piezoelektriske materialene som hovedsakelig brukes i piezoelektriske sensorer inkluderer kvarts, kaliumnatriumtartrat og ammoniumdihydrogenfosfat. Blant dem er kvarts (silisiumdioksid) en naturlig krystall, og den piezoelektriske effekten finnes i denne krystallen. Innenfor et visst temperaturområde eksisterer alltid den piezoelektriske egenskapen, men når temperaturen overstiger dette området, forsvinner den piezoelektriske egenskapen fullstendig (denne høye temperaturen er det såkalte "Curie-punktet"). Siden det elektriske feltet endres litt med endringen av spenning (det vil si at den piezoelektriske koeffisienten er relativt lav), blir kvarts gradvis erstattet av andre piezoelektriske krystaller. Kaliumnatriumtartrat har stor piezoelektrisk følsomhet og piezoelektrisk koeffisient, men det kan bare brukes i et miljø med relativt lav romtemperatur og luftfuktighet. Ammoniumdihydrogenfosfat er en kunstig krystall, som tåler høy temperatur og relativt høy luftfuktighet, så den har blitt mye brukt.
3. Wind cup vindhastighetssensor
Etter å ha forstått relevant kunnskap om den piezoelektriske sensoren, la oss ta en titt på noe av innholdet i vindkoppens egendefinerte sensor.
Wind cup vindhastighetssensoren er en svært vanlig vindhastighetssensor, som først ble oppfunnet av Robinson i England. I Kina har vindkoppens vindhastighetssensor blitt mye brukt. Føledelen av vindkoppens vindhastighetssensor er sammensatt av tre eller fire koniske eller halvkuleformede tomme kopper. Det hule koppskallet festes på de trespissede stjerneformede brakettene i 120 grader eller på de kryssformede brakettene i 90 grader med hverandre. De konkave overflatene på koppene er anordnet i én retning, og hele tverrarmsrammen er festet på en vertikal rotasjonsakse.
Når vinden blåser fra venstre, er vindkoppen 1 parallell med vindretningen, og komponentkraften av vindens trykk på vindkoppen 1 i retningen mest vinkelrett på vindkoppens akse er tilnærmet null. Vindkopp 2 og 3 skjærer seg med vindretningen i en vinkel på 60 grader. For vindkopp 2 vender dens konkave overflate mot vinden og bærer det største vindtrykket; vindkopp 3 har en konveks overflate som vender mot vinden, og vinden rundt gjør vindtrykket mindre enn vindkopp 2. På grunn av trykkforskjellen mellom vindkopp 2 og vindkopp 3 i retningen vinkelrett på aksen til vindkoppen 3. vindkopp, begynner vindkoppen å rotere med klokken.
Etter at vindkoppen begynner å rotere, fordi koppen 2 roterer langs vindretningen, avtar vindens trykk relativt, mens koppen 3 roterer mot vinden med samme hastighet, øker vindtrykket relativt, og vindtrykkforskjellen fortsetter å avta. Etter en tidsperiode (konstant vindhastighet), når partialtrykkforskjellen som virker på de tre vindkoppene er null, vil vindkoppene rotere med jevn hastighet. På denne måten kan vindhastigheten bestemmes etter hastigheten på vindkoppen (omdreininger per sekund).
Når vindkoppen roterer, driver den den koaksiale flertanns skjæreskiven eller magnetstangen til å rotere, og får et pulssignal proporsjonalt med hastigheten til vindkoppen gjennom kretsen. Pulssignalet telles av telleren, og den faktiske vindhastighetsverdien kan oppnås etter konvertering. For tiden bruker det nye rotoranemometeret tre kopper, og ytelsen til den koniske koppen er bedre enn den til den halvkuleformede. Når vindhastigheten øker, kan rotoren raskt øke hastigheten for å matche luftstrømhastigheten. Når vindhastigheten avtar, på grunn av treghet, vil ikke vindhastigheten synke umiddelbart. Roterende vindmålere indikerer vanligvis for høy vindhastighet i vindkast og har en overdimensjonert effekt (gir en gjennomsnittlig feil på ca. 10 prosent).
