風向風速傳感器的原理
2021-01-03 電子發燒友發表於 2017-01-18 16:34:06
1概述
在航空氣象服務中，風向、風速是飛機起降過程中不可缺少的一個重要氣象要素，數據的準確與否，直接影響飛行安全。昆明機場使用AWOS2000自動氣象觀測系統對包含風向、風速在內的12個氣象要素進行自動觀測，為飛行和空管保障提供了常規和光學類的本場氣象數據。本系統中，在跑道南北各有一套風向、風速傳感器對兩端的風數據進行實時採集，保障風傳感器的正常有效運行，是自動氣象觀測系統維護工作的重要內容之一。
2風傳感器的原理和結構
風向、風速傳感器為機械轉動式傳感器，感應距地面11m處的空氣流動，對空氣流動速度及方向進行檢測及光電轉換，並進行數字量化、時間平均、存儲等處理，再通過系統的通信設備及路由傳輸至室內氣象觀測工作站。室內數據處理工作站（DPU）計算並作出一個2分鐘平均風速風向報告，依據傳感器5秒的風數據，產生陣風和不定風向的報告，並對應於跑道方向及側垂方向進行矢量風的分解。風傳感器的維護、維修、檢測，必須依據其原理和結構進行。211風速傳感器（WAA-15）WAA—15是一種高響應、低門限、三風杯的光電型風速計，轉換器由裝接於風速計轉軸上的齒盤組成，齒盤安置於光電耦合器的發光管與光電三極體之間並能隨軸轉動，光電耦合器裝於印製電路板上。轉盤有多個齒度，當齒盤隨軸轉動時，發光管LED發射的光束被齒盤上的齒度切割，光電三極體即產生脈衝輸出。每個齒遮住光束時表現為低電平（即0態），軸轉動一圈，多次切割光束而輸出一高一低的脈衝信號。因此VASALA（WAA-15）和國內仿製的風速傳感器，均輸出頻率與風速成正比的信號。傳感器使用DC12V電源，風速信號為時間軸上的12V脈衝頻率信號。
圖1風速傳感器結構原理圖風速與脈衝頻率的轉換公式為：V（m/s）=011f（Hz）即每10個脈衝為1m/s的風速量。風速傳感器主要指標為：電源為DC12V，啟動風速《015m/s，使用環境-40度～+50度（0～100%RH）212風向傳感器（WAV-15）風向傳感器也是光電型傳感器，由單風標、格雷碼盤、光電組件組成，紅外LED和光電三極體分別安裝於6位格雷碼盤上下兩側的6個窩型孔內。當風標隨風向變化而轉動時，通過其軸帶動軸下端固定著的格雷碼盤，在光電組件的狹縫中轉動，產生的光電信號經放大整形後，輸出對應當時風向的幅度為12V的六位格雷碼（每位格雷碼只有電平高低的區別，習慣上高電平為1，低電平為0），轉動時風向信號以516度的解析度為步進變化。測量範圍為0～360°，64個方位，結構如圖2
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