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大风速下超声波风速风向仪为啥测量不到风速了

[点击量:1461][来源:新葡萄京娱乐app下载-技术部]

2017-01-19

      市场上常见的超声波风速风向仪都是用180~220Khz的超声波换能器的,测量风速范围是40米/秒以内。

      澳门新葡萄京app下载有客户在做风洞实验的时候发现,风速达到50米/秒或者更高风速,超声波风速风向仪就没有信号了。后来买了市面上其他公司的风速风向仪,虽然标称是最大测量到60米/秒,但是进行风洞测试,也发现了同样问题。所以就来咨询新葡萄京娱乐app下载的换能器工程师。

 

 

图1 带顶盖的蘑菇头式风速风向仪  

 

      经过分析有以下几种情况:

      1.多普勒效应造成的频率偏差:超声波风速风向仪的换能器中心频率在200KHz,无风情况下一个换能器发射,另一个换能器接收到的也是200Khz,当风速达到50米/秒的时候,因为多普勒效应,接收换能器接收到的信号频率偏离200Khz比较远,造成接收换能器接收到超过换能器中心带宽范围的信号。

      澳门新葡萄京app下载生产的200Khz超声波风速风向仪换能器的带宽如下:

      中心频率为200Khz,3db带宽是30Khz,也就是185~215KHz。6db带宽是40Khz,也就是180~220KHz。当风速达到50米/秒,接收换能器接收到的频率已经超过这个带宽范围。

      2.灵敏度的变化:在无风条件下,200Khz频率的风速风向仪换能器DYA-200-01D用12V、16V和24V电压驱动,两个换能器之间距离5cm、10cm的位置,一个发射一个接收,接收端接收到没有经过放大的信号幅值如下:

 

 

表1 不同发射电压下接收端接收到的信号强度  

 

      风速越大,风压越小,超声波在传输过程中衰减就越厉害,接收端接收到的信号就越小。达到50米/秒的风速下,接收换能器接收到的信号只有微伏级别了,所以测量不到风速了。

      3.发射角度偏移:以DYA-200-01D风速风向仪换能器为例,(波束宽度)半功率角@-3dB:10°±2,锐度角:23°±4。风速越大,发射换能器的角度偏移越大,达到一定大的风速后,造成接收换能器不在锐度角范围内,从而测量不到风速。这个因素对大风速测量是最小的。

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     文章来源:新葡萄京娱乐app下载销售部
 
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