圧電センサーとは何ですか? ウインドカップ風速センサーとは何ですか?
1. センサーの概要
センサー（英語名：transducer/sensor）は、情報の送信、処理、保存の要件を満たすために、測定された情報を感知し、感知された情報を一定のルールに従って電気信号またはその他の必要な形式の情報出力に変換できる検出デバイスです。 、表示、記録、制御。 センサーには種類が多いため、この記事では圧電センサーとウインドカップ風速センサーのみを紹介します。
2. 圧電センサー
まず最初に、圧電センサーに関する関連知識を見てみましょう。 圧力センサーは工業的に最も一般的に使用されているセンサーであり、私たちが通常使用している圧力センサーは主に圧電効果を利用して製造されています。 このようなセンサーは圧電センサーとも呼ばれます。
圧電センサーに主に使用される圧電材料には、水晶、酒石酸カリウムナトリウム、リン酸二水素アンモニウムなどがあります。 その中でも水晶（二酸化ケイ素）は天然の結晶であり、この結晶には圧電効果が見られます。 一定の温度範囲内では圧電特性が常に存在しますが、この温度範囲を超えると圧電特性は完全に消失します（この高温がいわゆる「キュリー点」です）。 応力の変化に伴って電場がわずかに変化する（つまり、圧電係数が比較的低い）ため、水晶は徐々に他の圧電結晶に置き換えられます。 酒石酸カリウムナトリウムは優れた圧電感度と圧電係数を持っていますが、室温と湿度が比較的低い環境でしか適用できません。 リン酸二水素アンモニウムは、高温、比較的高湿度にも耐えられる人工結晶であり、広く使用されています。
3. ウィンドカップ風速センサー
圧電センサーの関連知識を理解した後、風杯カスタム センサーの内容をいくつか見てみましょう。
ウィンドカップ風速センサーは、イギリスのロビンソンによって最初に発明された、非常に一般的な風速センサーです。 中国では、風杯風速センサーが広く使用されています。 ウインドカップ風速センサーの感知部は、3 つまたは 4 つの円錐形または半球形の空のカップで構成されます。 中空カップシェルは、三点星型ブラケットに120度、または十字型ブラケットに互いに90度で固定されています。 カップの凹面は一方向に配置されており、クロスアームフレーム全体が垂直回転軸上に固定されています。
風が左から吹く場合、ウインドカップ１は風向と平行となり、ウインドカップ１にかかる風の圧力のウインドカップ軸に最も直交する方向の分力はほぼゼロとなる。 ウインドカップ 2 と 3 は風向に対して 60 度の角度で交差します。 ウインドカップ 2 の場合、その凹面が風に面し、最大の風圧に耐えます。 ウインドカップ 3 は風に面した凸面をしており、その周囲の風により風圧はウインドカップ 2 より小さくなります。ウインドカップ 2 とウインドカップ 3 の軸直角方向の圧力差により、ウインドカップが時計回りに回転し始めます。
ウインドカップが回転し始めると、カップ2は風向きに沿って回転するため、風の圧力は相対的に減少しますが、カップ3は風に逆らって同じ速度で回転するため、風圧は相対的に増加し、風圧差が生じます。減り続けています。 一定の風速が経過した後、3 つのウィンド カップに作用する分圧差がゼロになると、ウィンド カップは均一な速度で回転します。 このようにして、風速はウインドカップの速度 (1 秒あたりの回転数) に従って決定できます。
ウィンドカップが回転すると、同軸多歯切断ディスクまたは磁気ロッドが回転駆動され、回路を介してウィンドカップの速度に比例したパルス信号が得られます。 パルス信号をカウンタでカウントし、換算して実際の風速値を得ることができます。 現在、新しいローター風速計は 3 つのカップを使用しており、円錐形のカップの性能が半球形のカップよりも優れています。 風速が増加すると、ローターは気流の速度に合わせて急速に速度を上げることができます。 風速が低下しても慣性の影響により、すぐには風速は低下しません。 回転式風速計は通常、突風時の風速が高すぎることを示し、大きな影響を及ぼします (平均約 10% の誤差が生じます)。
