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超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器對比分析摘要：

分別采用3種體積各異的超聲波原理風(fēng)速風(fēng)向傳感器進(jìn)行對比分析體積對風(fēng)洞風(fēng)速的影響。

一、超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器引言

風(fēng)速計的計量檢測過(guò)程中，除了實(shí)驗室的溫濕壓環(huán)境條件影響外，很多干擾因素并沒(méi)有引起計量工作者的重視，例如被測物體的體積差異也會(huì )造成檢測結果的差異。本文重點(diǎn)討論了被測物體體積對風(fēng)洞中風(fēng)速計檢測結果的影響。

二、 超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器環(huán)境條件

現在大多數計量機構用皮托管微壓傳感器作為風(fēng)速傳感器標準器，一般認為皮托管測量值在2m／s以上具有比較高的可信度,故我們選擇使用定期送檢準確度等級優(yōu)于0.01的標準器。

對標準風(fēng)速值的影響大多是實(shí)驗室空氣溫度的變化，故我們在實(shí)驗室溫度變化不超過(guò)3℃進(jìn)行檢定。大氣壓力的變化對標準風(fēng)速值的影響也較大，但是實(shí)驗室中氣壓值相對較為穩定，一般實(shí)驗室都能滿(mǎn)足氣壓的變化量?？諝鉂穸鹊淖兓瘜藴曙L(fēng)速值的影響較小，一般實(shí)驗室都能滿(mǎn)足要求。

由于傳感器加工工藝的差異，超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器方向對測量結果會(huì )有一定影響，故應在同一個(gè)方向條件下檢測對比。

三、體積對風(fēng)速測量結果的影響

1、超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器測試

根據風(fēng)量守恒原理，風(fēng)洞風(fēng)速測量下限=2B／A，其中A和B分別為被檢儀器和皮托管所在位置的風(fēng)洞截面積。本文采用被檢儀器和皮托處在相同截面積處，則測量下限為2m/s，A=B=0.5m*0.5m=0.25m²。

風(fēng)速計的原理眾多,有熱式和機械葉輪式以及超聲波式的。其中超聲波風(fēng)速儀是利用超聲波在空氣中傳播時(shí)間差來(lái)測量風(fēng)速和風(fēng)向的測量?jì)x器。具有很多熱式和機械式風(fēng)速儀所不具有的特點(diǎn)，被認為是可替代機械式風(fēng)速風(fēng)向儀的理想儀器，具有方便集成、磨損小、使用壽命長(cháng)、響應速度快等特點(diǎn)。

因此本文分別采用市面上較為穩定的富奧通科技（北京）公司生產(chǎn)的3種體積各異的超聲波原理風(fēng)速風(fēng)向傳感器進(jìn)行對比分析：體積對風(fēng)洞風(fēng)速的影響。分別為FWS200(風(fēng)速風(fēng)向兩參數)、FW500（風(fēng)速風(fēng)向溫濕壓五參數）、FWS600（風(fēng)速風(fēng)向溫濕壓雨量六參數）。

                                                                      三種設備縱切截面積，以及與風(fēng)洞截面積之比如下表：

2.體積對風(fēng)速的影響

1）變頻器頻率值相同時(shí)，在A~D四種條件下測量標準器8個(gè)點(diǎn)風(fēng)速，并記錄如下表：A:無(wú)設備，B:FWS200，C:FWS500，D:FWS600

2）不同被測物時(shí)風(fēng)洞皮托管風(fēng)系數

根據上表數據以檢測點(diǎn)值為橫軸，以實(shí)測值為縱軸，分別對比B、C、D值得到三種被測物對風(fēng)洞皮托管風(fēng)速的影響

根據上圖直線(xiàn)分別得到三種條件下皮托管風(fēng)系數Kb=0.9928，Kc=0.9624，Kd=0.9219

3) 截面積比與皮托管風(fēng)系數的關(guān)系

根據上圖，以截面積比為橫軸，以實(shí)測風(fēng)系數為縱軸，得到風(fēng)系數與截面積比的關(guān)系如下圖：

四、超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器結論

由于風(fēng)阻作用物體在風(fēng)洞中會(huì )對皮托管風(fēng)速計結果會(huì )產(chǎn)生影響，物體長(cháng)度、風(fēng)洞截面積一定時(shí)，橫截面越大，體積越大對皮托管風(fēng)系數衰減程度越大，在一定范圍內，隨著(zhù)體積的增加，衰減率遞增。因此為了使風(fēng)速計在計量時(shí)獲得更高準確度需要通過(guò)算法和系數校準來(lái)排除體積風(fēng)阻的干擾。