Kas ir pjezoelektriskais sensors? Kas ir vēja kausa vēja ātruma sensors?
1. Ievads sensoros
Sensors (angļu valodā: pārveidotājs/sensors) ir noteikšanas ierīce, kas spēj uztvert izmērīto informāciju un pārveidot uztverto informāciju elektriskos signālos vai citās nepieciešamās informācijas izvades formās saskaņā ar noteiktiem noteikumiem, lai izpildītu informācijas pārraides, apstrādes, uzglabāšanas prasības. , displejs, ierakstīšana un kontrole. Daudzo sensoru veidu dēļ šajā rakstā redaktors ievieš tikai pjezoelektrisko sensoru un vēja kausa vēja ātruma sensoru.
2. Pjezoelektriskais sensors
Vispirms apskatīsim dažas atbilstošas zināšanas par pjezoelektriskajiem sensoriem. Spiediena sensori ir rūpnieciskajā praksē visbiežāk izmantotie sensori, un spiediena sensori, kurus mēs parasti izmantojam, galvenokārt tiek ražoti, izmantojot pjezoelektrisko efektu. Šādus sensorus sauc arī par pjezoelektriskajiem sensoriem.
Pjezoelektriskie materiāli, ko galvenokārt izmanto pjezoelektriskajos sensoros, ir kvarcs, kālija nātrija tartrāts un amonija dihidrogēnfosfāts. Starp tiem kvarcs (silīcija dioksīds) ir dabisks kristāls, un pjezoelektriskais efekts ir atrodams šajā kristālā. Noteiktā temperatūras diapazonā pjezoelektriskā īpašība pastāv vienmēr, bet, kad temperatūra pārsniedz šo diapazonu, pjezoelektriskā īpašība pilnībā izzūd (šī augstā temperatūra ir tā sauktais "Kirī punkts"). Tā kā elektriskais lauks nedaudz mainās, mainoties spriegumam (tas ir, pjezoelektriskais koeficients ir salīdzinoši zems), kvarcs pakāpeniski tiek aizstāts ar citiem pjezoelektriskiem kristāliem. Kālija nātrija tartrātam ir liela pjezoelektriskā jutība un pjezoelektriskais koeficients, taču to var izmantot tikai vidē ar salīdzinoši zemu istabas temperatūru un mitrumu. Amonija dihidrogēnfosfāts ir mākslīgs kristāls, kas var izturēt augstu temperatūru un relatīvi augstu mitrumu, tāpēc tas ir plaši izmantots.
3. Vēja kausa vēja ātruma sensors
Kad esat sapratis attiecīgās zināšanas par pjezoelektrisko sensoru, apskatīsim vēja kausa pielāgotā sensora saturu.
Vēja kausa vēja ātruma sensors ir ļoti izplatīts vēja ātruma sensors, kuru pirmo reizi izgudroja Robinsons Anglijā. Ķīnā plaši izmanto vēja kausa vēja ātruma sensoru. Vēja kausa vēja ātruma sensora sensorā daļa sastāv no trim vai četrām koniskām vai puslodes formām tukšām krūzēm. Dobās krūzes apvalks ir piestiprināts pie trīsstaru zvaigžņveida kronšteiniem 120 grādu leņķī vai uz krustveida kronšteiniem 90 grādu leņķī savā starpā. Krūzīšu ieliektās virsmas ir izvietotas vienā virzienā, un viss šķērssviras rāmis ir fiksēts uz vertikālas rotācijas ass.
Kad vējš pūš no kreisās puses, vēja kauss 1 ir paralēls vēja virzienam, un vēja spiediena komponentes spēks uz vēja kausu 1 virzienā, kas ir visperpendikulārākais vēja kausa asij, ir aptuveni nulle. Vēja kausi 2 un 3 krustojas ar vēja virzienu 60 grādu leņķī. Vēja kausam 2 tā ieliektā virsma ir vērsta pret vēju un tai ir vislielākais vēja spiediens; 3. vēja kausam ir izliekta virsma, kas vērsta pret vēju, un vējš ap to padara vēja spiedienu mazāku nekā 2. vēja kauss. Spiediena starpības dēļ starp vēja kausu 2 un vēja kausu 3 virzienā, kas ir perpendikulārs vēja asij. vēja kauss, vēja kauss sāk griezties pulksteņrādītāja virzienā.
Pēc tam, kad vēja kauss sāk griezties, jo kauss 2 griežas pa vēja virzienu, vēja spiediens relatīvi samazinās, savukārt kauss 3 griežas pret vēju ar tādu pašu ātrumu, vēja spiediens relatīvi palielinās un vēja spiediena starpība turpina samazināties. Pēc laika perioda (nemainīgs vēja ātrums), kad daļējā spiediena starpība, kas iedarbojas uz trim vēja kausiem, ir nulle, vēja kausi griezīsies ar vienmērīgu ātrumu. Tādā veidā vēja ātrumu var noteikt pēc vēja kausa ātruma (apgriezieni sekundē).
Kad vēja kauss griežas, tas virza koaksiālo daudzzobu griešanas disku vai magnētisko stieni, lai grieztos, un caur ķēdi iegūst impulsa signālu, kas ir proporcionāls vēja kausa ātrumam. Pulsa signālu skaita skaitītājs, un faktisko vēja ātruma vērtību var iegūt pēc konvertēšanas. Pašlaik jaunajā rotora anemometrā tiek izmantoti trīs krūzes, un koniskā kausa veiktspēja ir labāka nekā puslodes formas. Kad vēja ātrums palielinās, rotors var ātri palielināt ātrumu, lai tas atbilstu gaisa plūsmas ātrumam. Vēja ātrumam samazinoties, inerces ietekmē vēja ātrums uzreiz nesamazināsies. Rotējošie anemometri parasti uzrāda pārāk lielu vēja ātrumu brāzmās, un tiem ir pārāk liels efekts (vidējā kļūda ir aptuveni 10 procenti).
