風向風速記錄儀

風作為一種自然現象，它是影響氣候變化的最重要因素之一。本身又蘊藏著巨大的能量，能對人類活動產生重大影響。世界各地越來越重視對風參數的觀測研究 。風向風速測量儀用於測量當地的風向風速，其測量到的瞬時風向風速，經計算處理可輸出瞬時風速風向值、平均風速風向值、最大風速、極大風速等數據 。

風向風速測量儀可以廣泛地套用於氣象、民航、公路、橋樑、新能源等行業，前景廣闊。風向風速測量儀主要由風向風速感測器、數據採集器組成。風向風速感測器是將風向風速這兩個物理量轉換為電信號。數據採集器將風向風速輸出的電信號進行處理、計算、存儲、輸出 。

基本介紹

• 中文名：風向風速記錄儀
• 外文名：Anemometer
• 測量範圍：0~60m/s
• 精確度：±(0.3+0.03V)m/s

基本介紹

經過多年精心研製完成的新一代數據記錄儀，該記錄儀體積小、精度高，可採集記錄溫濕度、照度、CO2、風向風速、雨量、電壓、電流、PH等參數，已在多項國家重點實驗室、科研單位、疾控中心及光明乳業、哈根達斯等企業中應中套用。

它集數據採集、記錄和傳輸於一體，具有小體積（58×72×29mm）、低功耗（配鋰電池可連續工作1年）、高可靠（適應惡劣環境，失電時不丟失數據）、多功能（同時顯示、記錄多路數據，自動生成記錄曲線圖，採集的數據能用專用軟體或EXCEL、WORD處理）。

測量技術以及選型指南

風速儀的探頭選擇

0至100m/s的流速測量範圍可以分為三個區段：低速：0至5m/s；中速：5至40m/s；高速：40至100m/s。風速儀的熱敏式探頭用於0至5m/s的精確測量；風速儀的轉輪式探頭測量5至40m/s的流速效果最理想；而利用皮托管則可在高速範圍內得到最佳結果。正確選擇風速儀的流速探頭的一個附加標準是溫度，通常風速儀的熱敏式感測器的使用溫度約達+-7C。特製風速儀的轉輪探頭可達35C。皮托管用於+35C以上。

風向風速記錄儀圖解

原理及特點

國內外風向風速感測器可以分為三類。 第一類為螺旋槳式風向風速感測器；第二類為風速是三杯式、風向是單翼式的風向風速感測器；第三類為超音波風向風速感測器。螺旋槳式風感測器精度較差，動態性能一般；超音波風感測器套用還不太成熟。考慮測量性能、可靠性、價格等因素，本設計採用三杯式風速感測器、單翼式風向感測器 。現設計定型的感測器型號為ZQZ-TF風向風速感測器。

風杯式風速感測器工作原理是：風速感測器的感應元件為三杯式迴轉架，信號變換電路為霍爾開關電路。在水平風力作用下，風杯組旋轉，通過主軸帶動磁棒盤旋轉，其上的36隻磁體形成18 個小磁場，風杯組每旋轉 1 圈 , 在霍爾開關電路中感應出 18 個脈衝信號 , 其頻率隨風速的增大而線性增加。其校準方程為：V=0.1F(V：風速，單位：m/s；F：脈衝頻率，單位：Hz ) 。

風向感測器的感應元件為風向標組件。角度變換為格雷碼盤加光電電路。當風向標組件隨風向旋轉時，帶動主軸及碼盤一同旋轉，每轉動2.8125°,位於光電器件支架上下兩邊的 7 位光電變換電路就輸出1組新的7位並行格雷碼，經整形電路整形並反相後輸出 。

技術指標

風速

測量範圍：0~60m/s

精確度：±(0.3+0.03V)m/s

解析度：0.1m/s

風向

測量範圍：0~360°

精確度：±3°

解析度：3°

2.抗風強度： 70m/s

3.起動風速： ≤0.5m/s

4.起動風向： ≤0.5m/s

5.2分鐘、10分鐘平均風向風速。

6.當日最大和極大風速風向及它所出現的時間。

7.工作電壓： AC220x(1±10%)V 50Hz

或DC6V(交直流自動切換)

8.遙測距離： ≤100m(根據用戶需求可訂製)

9.輸出接口： RS232C波特率9.6k。

風速的測試方法　風速測試有平均風速的測試和紊流成分（風的亂流1～150KHz、與變動不同）的測試。測試平均風速的方法有熱式、超音波式、葉輪式、及皮拖管式等。

熱式測試法

該方式是測試處於通電狀態下感測器因風而冷卻時產生的電阻變化，由此測試風速。不能得出風向的信息。除攜帶容易方便外，成本性能比高，作為風速計的標準產品廣泛地被採用。熱式風速計的素子有使用白金線、電熱偶、半導體的，但我公司使用白金卷線。白金線的材質在物質上最穩定。因此，長期安定性、以及在溫度補償方面都具有優勢。

特性

（液晶雙路）

測量範圍：風速：0～45m/s 風向：0～360°

感測器： EL-1

記錄容量：7420組數據

記錄間隔：2秒～24小時連續可調

通訊接口：RS-232或USB

軟 件：中、英文兩種版本

功能

1、全程跟蹤記錄風速風向變化數據，記錄時間長（15分鐘記錄一次數據，可記錄長達5個月甚至更長的時間）,集數據採集、記錄和傳輸於一體。

2、整機功耗小，使用鋰電池（內置）供電，電池壽命可達一年以上。

3、軟體有中英文兩種版本，可任意選擇，英文版具有國際通用性。

4、軟體功能強大，數據查看方便。

5、自動生成記錄曲線圖，採集的數據能用EXCEL、WORD或專用軟體處理。

6、記錄時間間隔從2秒至24小時任意設定。

7、體積小，操作簡單，性能可靠（適應惡劣環境，失電時不丟失數據）。

使用方法

1、用隨機附帶的通訊電纜將記錄儀與一般計算機（PC586以上即可）的串列口相連線。

2、在計算機上運行記錄儀應用程式，設定好記錄儀的記錄啟動時間、記錄周期、停止時間、停止方式等參數。

3、設定完成後脫開記錄儀與計算機的連線，將記錄儀置於需檢測的場合。

4、檢測完畢後，再將記錄儀與計算機連線，運行記錄儀應用程式，將記錄數據下載到計算機內進行數據處理

風速計的作用

介紹

風速的測定 常用的儀器有杯狀風速計、翼狀風速計、卡他溫度計和熱球式電風速計。翼狀和杯狀風速計使用簡便，但其惰性和機械磨擦阻力較大，只適用於測定較大的風速。 熱球式電風速計

構造原理

是一種能測低風速的儀器，其測定範圍為0.05-10m/s。它是由熱球式測桿探和測量儀表兩部分組成。探頭有一個直徑0.6mm的玻璃球，球內繞有加熱玻璃球用的鎳鉻絲圈和兩個串聯的熱電偶。熱電偶的冷端連線在磷銅質的支柱上，直接暴露在氣流中。當一定大小的電流通過加熱圈後，玻璃球的溫度升高。升高的程度和風速有關，風速小時升高的程度大；反之，升高的程度小。升高程度的大小通過熱電偶在電錶上指示出來。根據電錶的讀數，查校正曲線，即可查出所的風速（m/s）。

使用方法

① 使用前觀察電錶的指針是否指於零點，如有偏移，可輕輕調整電錶的機械調整螺絲，使指針回到零點；

②將校正開關置於斷的位置；

③將測桿插頭插在插座上，測桿垂直向上放置，螺塞壓緊使探頭密封，“校正開關”置於滿度位置，慢慢調整“滿度調節”旋紐，使電錶指針指在滿度位置；

④將“校正開關”置於“零位”，慢慢調整“粗調”、“細調”兩個旋紐，使電錶指針指在零點的位置；

⑤經以上步驟後，輕輕拉動螺塞，使測桿探頭露出（長短可根據需要選擇），並使探頭上的紅點面對對著風向，根據電錶度讀數，查閱校正曲線，即可查出被測風速；

⑥在測定若干分後（10min左右），必須重複以上③、④步驟一次，使儀表內的電流得到標準化；

⑦測畢，應將“校正開關”置於斷的位置。

注意事項

①本儀器為一較精密的儀器，嚴防碰撞振動，不可在含塵量過多或有腐蝕性的場所使用。

②儀器內裝有4節電池，分為兩組一組是三節串聯的，一組是單節的。在調整“滿度調節”旋紐時，如果電錶不能達到滿刻度，說明單節電池已耗竭；在調整“粗調”、“細調”旋紐時，如果電錶電錶指針不能回到零點，說明三節電池已耗竭；更換電池時將儀器底部的小門打開，按正確的方向接上。

③儀器維修後，必須重新校正。

安裝

按照儀器技術手冊規定的方法把2個感測器分別固定在長1~1.5m的風感測器安裝橫臂的兩端。感測器的電氣連線線接入接線盒。然後再將橫臂安裝在風塔 (桿) 上。安裝時, 中軸應垂直, 橫臂應水平, 風向標的方位要對準正北。感測器的信號電纜要穿進風桿上部小孔, 不使電纜懸空掛著。風塔 (桿) 頂端要安裝避雷針, 避雷針用紫銅線做下引線, 順風塔 (桿) 下來接到避雷針接地樁上。

風力風速感測儀

維護

經常觀察風杯和風向標轉動是否靈活、平穩。發現異常時, 換用備份感測器或卸下維修。每年定期維護1次風感測器, 清洗風感測器軸承;檢查、校準風向標指北方位。

風速和風向不需要日常維護, 但應注意其工作狀態是否正常, 例如在微風拂動下是否有風速, 在微風下風向是否變動。在大風揚沙天氣下, 風速和風向可能會不顯示, 觀測員應及時對採集器進行復位 (即重新啟動) , 使其恢復正常工作。在較大的冰雹打擊下, 可能會對風杯造成一定的損壞, 觀測員應及時觀察風杯和風標的外觀和工作是否正常, 並與其它同事確認問題是否真的存在, 如不正常應及時與技術部門聯繫。

清洗和更換步驟

風向、風速軸承每年必須通過轉動感測器的軸目測一次, 檢查時要先卸下風向標或風杯, 正常情況下, 軸應當轉動靈活, 無明顯噪聲。如有噪聲, 用耳朵靠近上端軸承和下端軸承聽清是那一個有噪聲或兩個都有噪聲。如果上端軸承有噪聲, 先把感測器倒置, 然後用手抓好外殼摔動, 直至上端軸承逐漸冒出, 再用手或工具拔出軸承。用汽油清洗軸承後轉動並觀察轉動的連續聲音和感覺良好的慣性, 如果正常轉動, 可重新裝好, 再聽上下端軸承的聲音、觀察轉動的慣性。如果不能正常轉動, 就要更換新的軸承。因上端軸承的密封和固定不是很好, 較下端軸承更容易磨損和產生污垢而發生故障。如果下端軸承有噪聲, 要按以下步驟打開更換。

鬆開連線處的六角螺母 (用22mm的工具) 和感測器底部的3個平頭螺釘 (用7mm的工具) 。

輕輕拔開上、下部裝置。

鬆開隔離螺母 (六角螺絲) 和加熱元件的引出端 (扁銅片) 。

取下印製線路板。不要擰或彎曲連線線, 以免折斷軸針。

旋鬆碼盤或截光碟的內六角定位螺釘, 取下該盤 (注意該盤的安裝高度位置) 。

取下定位環 (用擋圈鉗) 。

取下隔離環, 從裝置中向下推出軸。

取下低端軸承的卡子, 取下低端軸承, 進行清洗或更換。

要用汽油浸泡並清洗, 選擇無噪聲和轉動十分靈活的軸承;加優質潤滑機油後轉動。

安裝軸承的步驟:先裝下端軸承, 然後安裝卡子, 卡子的平面對軸承 (另一面光滑並顯凸) 。把軸裝入裝置, 再裝“0”形環, 凹面對卡子 (另一面平整) 。裝入定位環, 平面對“0”形環 (另一面光滑並顯凸) 。裝入上部軸承, 轉動軸檢查轉動是否靈活。把碼盤或光碟安裝在原來的高度位置, 再安裝印製線路板 (注意對上加熱元件的引出端接口) , 轉動軸觀察碼盤不會接觸到發光管和光電管, 最後安好下部裝置 (依照打開步驟) 。至此軸承更換工作全部完成。