مبدأ عمل مستشعر سرعة الرياح

مستشعر سرعة الرياح هو جهاز يستخدم لمراقبة سرعة الرياح وحجمها بشكل مستمر، ويختلف مبدأ تشغيله حسب النوع. فيما يلي مبادئ العمل لعدة أنواع رئيسية من أجهزة استشعار سرعة الرياح:

1. مبدأ عمل مستشعر سرعة الرياح من نوع المروحة:

- يستخدم هذا النوع من أجهزة الاستشعار مبدأ أن نظام الشفرة يدور بضغط الرياح. عندما تعمل الرياح على الشفرات، يتم إنشاء لحظة إلتواءية لتدوير الشفرات حول محور أفقي.

- يتم تركيب مجموعة من المراوح ذات الثلاث أو الأربع شفرات في الجزء الأمامي من ريشة الرياح لضمان محاذاة السطح الدوار دائمًا مع اتجاه الرياح، وتتناسب سرعة دورانها مع سرعة الرياح.

2. مبدأ عمل مستشعر سرعة الرياح من نوع كأس الرياح:

- أول من اخترعه البريطاني روبنسون، يستخدم ثلاثة أو أربعة هيكل على شكل كوب مجوف، يتم تثبيت هذه الأكواب في بعضها البعض بزاوية معينة (مثل 120 درجة أو 90 درجة) على قوس، وتدور حول المحور الرأسي.

- عندما تأتي الرياح، يكون الجانب المقعر من كأس الريح في مواجهة الريح، لتحمل ضغط رياح أكبر، في حين أن الجانب المحدب أو جانب الريح لضغط الريح يكون صغيرًا، مما يؤدي إلى اختلاف الضغط، مما يدفع إلى دوران كوب الريح. كلما زادت سرعة الرياح، زادت سرعة دوران كوب الرياح.

- بعد أن يبدأ كوب الرياح في الدوران، مع استقرار سرعة الرياح، يصل فرق ضغط الرياح إلى التوازن، ويدخل كوب الرياح في حالة الدوران الموحد، وتعكس سرعة دورانه سرعة الرياح.

3. مبدأ العمل لمستشعر سرعة الرياح بالهواء الساخن:

- استناداً إلى مبدأ تبديد الحرارة وانتقال الحرارة بالحمل الحراري، يوجد عنصر تسخين في الحساس محاط بحساسات درجة الحرارة.

- عند زيادة سرعة الرياح يتم إبعاد حرارة عنصر التسخين بسرعة أكبر مما يؤدي إلى تغير في درجة الحرارة، ويمكن استنتاج سرعة الرياح من خلال قياس هذا التغير.

4. مبدأ عمل مستشعر سرعة الرياح لأنبوب Pitot:

- مناسب لقياس سرعة تدفق الغاز، مع الاستفادة من الفرق بين الضغط الساكن والديناميكي. يحتوي أنبوب بيتوت على فتحتين، واحدة تقيس الضغط الإجمالي (الديناميكي + الساكن) والأخرى تقيس الضغط الساكن.

- يتم حساب سرعة الرياح بالفرق بين الاثنين، وهي مناسبة للمناسبات التي تتطلب قياسًا عالي الدقة.

5. مبدأ عمل مستشعر سرعة الرياح بالموجات فوق الصوتية:

- الاستفادة من مبدأ أن سرعة انتشار الموجات فوق الصوتية في الهواء تتأثر بسرعة الرياح. يقوم المستشعر بإرسال واستقبال إشارات الموجات فوق الصوتية، ويحسب سرعة الرياح عن طريق قياس الفرق في زمن انتشار الموجات فوق الصوتية في اتجاه الرياح.

- لأن الموجات فوق الصوتية تنتشر بسرعات مختلفة في اتجاه الريح وعكس اتجاه الريح، يمكن تحويل هذا الاختلاف إلى معلومات حول سرعة الرياح.

تُستخدم أجهزة استشعار سرعة الرياح في السيناريوهات التالية:

1. مراقبة الأرصاد الجوية:تستخدم في محطات الأرصاد الجوية لمراقبة بيانات الأرصاد الجوية مثل سرعة الرياح واتجاهها، مما يوفر دعم البيانات للتنبؤ بالطقس وأبحاث تغير المناخ.

2. توليد طاقة الرياح: توفير بيانات سرعة الرياح لتوربينات الرياح لتحسين كفاءة توليد الطاقة وتقليل هدر الموارد.

3. الطيران البحري: توفير بيانات سرعة واتجاه الرياح للسفن البحرية والمطارات لضمان سلامة الملاحة وتعزيز كفاءة الملاحة.

4. المراقبة البيئية: مراقبة التغيرات في سرعة الرياح، وتقييم التلوث البيئي، وتوفير الأساس العلمي لحماية البيئة.

5. الجسور والأنفاق: مراقبة أحمال الرياح الهيكلية لضمان السلامة المرورية واستقرار المنشأة.

6. التخطيط الحضري:مساعدة مديري المدن على فهم جودة الهواء وتغيرات سرعة الرياح واتجاهها بدقة، مما يوفر أساسًا علميًا للتخطيط الحضري وحماية البيئة.

7. الزراعة: مراقبة سرعة الرياح في الأراضي الزراعية وتوفير الظروف البيئية المناسبة لنمو المحاصيل وتحسين كفاءة الإنتاج الزراعي.

8. البحث العلمي: يستخدم في تجارب أنفاق الرياح ومحاكاة حقول الرياح وغيرها من الأبحاث العلمية، مما يوفر دعم البيانات للبحث في المجالات ذات الصلة.

9. إدارة الطاقة: مراقبة موارد طاقة الرياح، وتوفير دعم البيانات لمشاريع توليد طاقة الرياح، وتحقيق الاستخدام الفعال للطاقة.

10. الإنذار المبكر بالكوارث: مراقبة التغيرات في سرعة الرياح في الظروف الجوية القاسية، وتوفير دعم البيانات للوقاية من الكوارث والتخفيف من آثارها.

يمكن أن يساعد اختيار مستشعر سرعة الرياح المناسب واستخدامه بشكل صحيح المستخدمين على فهم حالة سرعة الرياح بدقة وتوفير دعم بيانات موثوق للعمل في المجالات ذات الصلة.

باختصار، ينبغي أن يعتمد اختيار أجهزة استشعار سرعة الرياح على مبادئ عملها المتنوعة والسيناريوهات القابلة للتطبيق. يجب على المستخدمين اختيار أجهزة استشعار سرعة الرياح الأكثر ملاءمة بناءً على الاحتياجات الفعلية، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل دقة القياس ووقت الاستجابة وفعالية التكلفة وسهولة الصيانة. تم تصميم أجهزة الاستشعار هذه لتوفير قياسات دقيقة ومستقرة لسرعة الرياح لمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك مراقبة الأرصاد الجوية وتوليد طاقة الرياح والملاحة والطيران والمراقبة البيئية والمجالات الرئيسية الأخرى، لضمان دقة وموثوقية البيانات.

ورقة بيانات اتجاه الرياح وسرعة الرياح

NBL-W-SS-Wind-Speed-Sensors-Instruction-Manual.pdf

NBL-W-DS-wind-direction-sensor-Manual.pdf

NBL-W-SDSدليل المستخدم لجهاز استشعار سرعة واتجاه الرياح المتكامل.pdf