基本介紹
- 中文名：超音波風速風向儀
- 外文名：Ultrasonic wind speed and direction indicator
- 目的：測得精確的風向信息
- 又稱：超音波風速感測器
- 工作原理：利用傳送的聲波脈衝，測量接收端的時間差來計算風速和風向
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工作原理
超音波風速風向儀的工作原理是利用超音波時差法來實現風速風向的測量。由於聲音在空氣中的傳播速度會和風向上的氣流速度疊加。假如超音波的傳播方向與風向相同，那么它的速度會加快；反之，若超音波的傳播方向與風向相反，那么它的速度會變慢。所以，在固定的檢測條件下，超音波在空氣中傳播的速度可以和風速函式對應。 通過計算即可得到精確的風速和風向。由於聲波在空氣中傳播時，它的速度受溫度的影響很大；風速感測器檢測兩個通道上的兩個相反方向，因此溫度對聲波速度產生的影響可以忽略不計。
超音波風速儀它具有重量輕、沒有任何移動部件、堅固耐用的特點， 而且不需維護和現場校準，能同時輸出風速和風向。客戶可根據需要選擇風速單位、 輸出頻率及輸出格式。也可根據需要選擇加熱裝置（在冰冷環境下推薦使用）或模擬輸出。可以與電腦、數據採集器或其它具有RS485或模擬輸出相符合的採集設備連用。如果需要，也可以多台組成一個網路進行使用。
超音波風速風向儀是一種較為先進的測量風速風向的儀器。 由於它很好地克服了機械式風速風向儀固有的缺陷， 因而能全天候地、長久地正常工作，越來越廣泛地得到使用。它將是機械式風速儀的強有力替代品。
產品特點
超音波風速風向變送器與傳統的機械式風速風向變送器相比，具有以下四大優點：
一無慣性測量，無啟動風速限制零風速工作，360°全方位無角度限制，能夠同時獲得風速和風向數值；
二採用一體式結構設計，整體無移動部件，外殼採用工程塑膠材質，磨損小，使用壽命長；
三是採用隨機誤差識別技術，大風下也可保證測量的低離散誤差，使輸出更平穩；
四是設備不需要現場校準和維護；
超音波風速風向儀在設備頂部配置了四個方向朝下的超音波探頭，它們能夠在二維平面內循環傳送和接收超音波，以超音波在空氣中傳播的時差通過內置的微處理器來計算出測量風速和風向的數值，通過集中器將數據以4G/GPRS的通訊方式將數據上傳至監控中心或雲平台，供用戶查看。
產品分類
485型超音波風速風向儀
數據幀格式定義
採用Modbus-RTU 通訊規約，格式如下：
初始結構 ≥4 位元組的時間
地址碼 = 1 位元組
功能碼 = 1 位元組
數據區 = N 位元組
錯誤校驗 = 16 位CRC 碼
結束結構 ≥4 位元組的時間
地址碼：為變送器的地址，出廠默認0x01。
功能碼：主機所發指令功能指示。
數據區：數據區是具體通訊數據，注意16bits數據高位元組在前！
CRC碼：二位元組的校驗碼。
主機問詢幀結構：
地址碼 | 功能碼 | 暫存器起始地址 | 暫存器長度 | 校驗碼低位元組 | 校驗碼高位元組 |
1位元組 | 1位元組 | 2位元組 | 2位元組 | 1位元組 | 1位元組 |
從機應答幀結構：
地址碼 | 功能碼 | 有效位元組數 | 數據一區 | 數據二區 | 數據N區 | 校驗碼低位元組 | 校驗碼高位元組 |
1位元組 | 1位元組 | 1位元組 | 2位元組 | 2位元組 | 2位元組 | 1位元組 | 1位元組 |
暫存器地址：
暫存器地址 | PLC或組態地址 | 內容 | 操作 | 定義說明 |
0000 H | 40001 (十進制) | 瞬時風速 | 唯讀 | 風速實時值（擴大100倍） |
0001 H | 40002 (十進制) | 風向 | 唯讀 | 風向實時值 （整數，正北方向為0°順時針增加度數，正東方為90°） |
0002 H | 40003 (十進制) | 最大風速 | 唯讀 | 設備通電後最大風速 （擴大100倍） |
0004 H | 40005 (十進制) | 風力等級 | 唯讀 | 當前風速對應的風級值 （整數，0~17級） |
07D0 H | 42001 (十進制) | 設備地址 | 讀寫 | 1~254（出廠默認1） |
07D1 H | 42002 (十進制) | 設備波特率 | 讀寫 | 0代表2400 1代表4800 2代表9600 |
通訊協定示例以及解釋
舉例：讀取變送器設備（地址0x01）的風速和風向實時值
問詢幀
地址碼 | 功能碼 | 起始地址 | 數據長度 | 校驗碼低位元組 | 校驗碼高位元組 |
0x01 | 0x03 | 0x00 0x00 | 0x00 0x02 | 0xC4 | 0x0B |
應答幀
地址碼 | 功能碼 | 返回有效 位元組數 | 風速實時值 | 風向實時值 | 校驗碼 低位元組 | 校驗碼 高位元組 |
0x01 | 0x03 | 0x04 | 0x00 0x7D | 0x00 0x5A | 0x EA | 0x10 |
實時風速計算：
風速：007D (十六進制)= 125 => 風速 = 1.25 m/s
實時風向計算：
風向：005A (十六進制)= 90 => 風向 = 東風
模擬量型超音波風速風向儀
設備採用寬壓 10~30V 直流供電，模擬量信號輸出，4~20mA、0~5V、0~10V 可選，外殼防護等級高，可以適應現場環境惡劣的檢測場合
主要技術參數：
直流供電（默認） | 10V～30V DC | |
最大功耗 | 0.15W | |
量程 | 風速 | 0～60m/s（可定製） |
風向 | 0~359° | |
精度 | 風速 | ±(0.2m/s±0.02*v)(v為真實風速) |
風向 | ±3° | |
解析度 | 風速 | 0.01 m/s |
風向 | 1° | |
工作環境 | -40～60℃，0～100%RH | |
抗風強度 | 75 m/s | |
回響時間 | 1S | |
防護等級 | IP66 | |
輸出信號 | 4~20mA、0~5V、0~10V | |
電流型輸出信號轉換計算
量程0~60m/s，4~20mA輸出，當輸出信號12mA時，計算當前風速。風速量程的跨度為30m/s，用16mA電流信號來表達，60m/s/16mA=3.75m/s/mA，即電流變化1mA風速變化3.75m/s.那么可以計算測量值測量值12mA-4mA=8mA.8mA*3.75m/s/mA=30m/s，則當前的風速=30m/s。
電壓型輸出信號轉換計算
量程0~60m/s，以0-10V輸出為例，當輸出信號為5V時，計算當前風速。風速量程的跨度為60m/s，用10V電壓信號來表達，60m/s/10V=6m/s/V，即電壓每變化1V對應風速變化6m/s.測量值5V-0V=5V。5V*6/m/s/V=30m/s。則當前風速為30m/s。
GPRS型超音波風速風向儀
採用GPRS或者4G模式輸出，無需現場布線，沒有距離限制，設備安裝的場所有網路即可遠程監控數據。
工作拓撲圖
工作拓撲圖
