ما الفرق بين أجهزة استشعار الرياح الميكانيكية والموجات فوق الصوتية؟

تعد مقاييس شدة الريح الميكانيكية ومقاييس شدة الريح بالموجات فوق الصوتية نوعين شائعين من أجهزة قياس سرعة الرياح التي لها بعض الاختلافات المهمة في مبادئ التشغيل والتطبيقات الخاصة بها:

هيكل مستشعر الرياح ومبدأ التشغيل

مستشعر الرياح الميكانيكي

الهيكل: تنقسم أجهزة استشعار الرياح الميكانيكية عادة إلى قسمين، مستشعر سرعة الرياح ومستشعر اتجاه الرياح، وليس تصميمًا متكاملاً. غالبًا ما يستخدم مستشعر سرعة الرياح هيكل كأس الرياح، مثل هيكل الإطار الدوار المكون من ثلاثة أو أربعة أكواب، من خلال دوران كوب الرياح لقياس سرعة الرياح. يعتمد مستشعر اتجاه الرياح الهيكل الميكانيكي لريشة الرياح، ويكتشف اتجاه الرياح من خلال دوران ريشة الرياح.

مبدأ العمل:يستخدم مستشعر سرعة الرياح دوران كوب الرياح لتحويل سرعة الرياح خطيًا إلى سرعة دوران الإطار الدوار، ثم يحول سرعة الدوران إلى إشارة كهربائية للإخراج من خلال المفاتيح الكهروضوئية والأجهزة الأخرى. من ناحية أخرى، يقوم مستشعر اتجاه الرياح بنقل معلومات اتجاه الرياح إلى قرص الكود المحوري والأجهزة الأخرى من خلال دوران ريشة الرياح، ويخرج قيمة اتجاه الرياح المقابلة.

مستشعر الرياح بالموجات فوق الصوتية

الهيكل: جهاز استشعار الرياح بالموجات فوق الصوتية هو جهاز متكامل يستخدم مبدأ الموجات فوق الصوتية لقياس سرعة الرياح واتجاهها. ويحتوي عادة على جهاز إرسال وجهاز استقبال، ويحسب سرعة الرياح واتجاهها عن طريق إرسال الموجات فوق الصوتية وقياس زمن انتشارها أو تغير ترددها.

مبدأ العمل: تستخدم أجهزة استشعار الرياح بالموجات فوق الصوتية طريقة فرق التوقيت بالموجات فوق الصوتية لتحقيق قياس سرعة الرياح واتجاهها. عندما تنتشر الموجات فوق الصوتية في الهواء، تتأثر سرعتها بالرياح. إذا كان اتجاه انتشار الموجات فوق الصوتية هو نفس اتجاه الرياح، فسيتم تسريع السرعة؛ وعلى العكس من ذلك، إذا كان الاتجاه معاكسًا، فسوف تتباطأ السرعة. من خلال قياس الفرق في الوقت بين انتشار الموجات فوق الصوتية في اتجاه الريح وعكس اتجاه الريح، يمكن حساب سرعة الرياح واتجاهها. لا يتطلب هذا المستشعر أي أجزاء متحركة، وبالتالي فهو عبارة عن طريقة لقياس فقدان الاتصال وعدم الاتصال الميكانيكي.

مزايا وعيوب أجهزة استشعار الرياح الميكانيكية وأجهزة استشعار الرياح بالموجات فوق الصوتية

مستشعر الرياح الميكانيكية

المزايا: هيكل بسيط نسبيًا، تكلفة منخفضة، سهل الصيانة والاستبدال.

أجهزة استشعار الرياح الميكانيكية: عادة ما تكون ذات دقة أعلى، وخاصة الأداء المستقر عند سرعات الرياح العالية.

العيوب: وجود أجزاء دوارة، يتطلب سرعة رياح معينة لبدء القياس، وتتأثر دقة القياس بشكل كبير بالهيكل الميكانيكي. بالإضافة إلى ذلك، قد تتآكل الأجزاء الميكانيكية مع الاستخدام طويل الأمد، مما يؤثر على دقة القياس وعمره الافتراضي.

مستشعر الرياح بالموجات فوق الصوتية

المزايا: لا حاجة لأجزاء دوارة، دقة قياس عالية، سرعة استجابة سريعة، والقدرة على قياس القيمة اللحظية لسرعة الرياح واتجاهها في وقت واحد. ولا يتأثر بدرجة الحرارة والرطوبة والعوامل البيئية الأخرى، ويتمتع بثبات جيد.

مستشعر الرياح بالموجات فوق الصوتية:حساسية جيدة، يمكن قياس سرعة الرياح منخفضة مثل النسيم، ولا تتأثر بالتآكل الميكانيكي

العيوب: التكلفة العالية نسبيًا والمتطلبات العالية لأجهزة الإرسال والاستقبال بالموجات فوق الصوتية.

سيناريوهات تطبيق مستشعر الرياح

مستشعر الرياح الميكانيكي: مناسب للمناسبات التي لا تكون فيها متطلبات دقة القياس عالية بشكل خاص والتكلفة محدودة، مثل محطات مراقبة الأرصاد الجوية العامة ومراقبة الأرصاد الجوية الزراعية.

مستشعر الرياح بالموجات فوق الصوتية: أكثر ملاءمة للمناسبات ذات المتطلبات الأعلى لدقة القياس وسرعة الاستجابة، مثل التنبؤ بالطقس وتوليد طاقة الرياح والفضاء وغيرها من المجالات.

باختصار، أجهزة استشعار الرياح الميكانيكية وأجهزة استشعار الرياح بالموجات فوق الصوتية لديها اختلافات كبيرة في الهيكل، ومبدأ العمل، والمزايا والعيوب، فضلا عن سيناريوهات التطبيق. يجب تحديد المستشعر الذي سيتم اختياره وفقًا لاحتياجات وسيناريوهات القياس المحددة.