Wat is een piëzo-elektrische sensor? Wat is een windcup-windsnelheidssensor?
1. Inleiding tot sensoren
Een sensor (Engelse naam: transducer/sensor) is een detectieapparaat dat de gemeten informatie kan waarnemen en de waargenomen informatie kan omzetten in elektrische signalen of andere vereiste vormen van informatie-uitvoer volgens bepaalde regels om te voldoen aan de vereisten van informatieoverdracht, verwerking en opslag. , weergave, opname en bediening. Vanwege de vele soorten sensoren introduceert de redacteur in dit artikel alleen de piëzo-elektrische sensor en de windcup-windsnelheidssensor.
2. Piëzo-elektrische sensor
Laten we eerst eens kijken naar wat relevante kennis over piëzo-elektrische sensoren. Druksensoren zijn de meest gebruikte sensoren in de industriële praktijk, en de druksensoren die we doorgaans gebruiken, worden voornamelijk vervaardigd met behulp van het piëzo-elektrische effect. Dergelijke sensoren worden ook wel piëzo-elektrische sensoren genoemd.
De piëzo-elektrische materialen die voornamelijk in piëzo-elektrische sensoren worden gebruikt, zijn onder meer kwarts, kaliumnatriumtartraat en ammoniumdiwaterstoffosfaat. Onder hen is kwarts (siliciumdioxide) een natuurlijk kristal, en het piëzo-elektrische effect wordt in dit kristal aangetroffen. Binnen een bepaald temperatuurbereik bestaat de piëzo-elektrische eigenschap altijd, maar wanneer de temperatuur dit bereik overschrijdt, verdwijnt de piëzo-elektrische eigenschap volledig (deze hoge temperatuur is het zogenaamde "Curie-punt"). Omdat het elektrische veld enigszins verandert als de spanning verandert (dat wil zeggen dat de piëzo-elektrische coëfficiënt relatief laag is), wordt kwarts geleidelijk vervangen door andere piëzo-elektrische kristallen. Kaliumnatriumtartraat heeft een grote piëzo-elektrische gevoeligheid en piëzo-elektrische coëfficiënt, maar kan alleen worden toegepast in een omgeving met een relatief lage kamertemperatuur en vochtigheid. Ammoniumdiwaterstoffosfaat is een kunstmatig kristal dat bestand is tegen hoge temperaturen en een relatief hoge luchtvochtigheid en wordt daarom op grote schaal gebruikt.
3. Windcup-windsnelheidssensor
Nadat we de relevante kennis van de piëzo-elektrische sensor hebben begrepen, gaan we eens kijken naar de inhoud van de aangepaste windcupsensor.
De windcup-windsnelheidssensor is een veel voorkomende windsnelheidssensor, die voor het eerst werd uitgevonden door Robinson in Engeland. In China wordt de windsnelheidssensor op grote schaal gebruikt. Het detectiegedeelte van de windsnelheidssensor van de windbeker bestaat uit drie of vier conische of halfbolvormige lege cups. De holle cupschaal wordt op de driepuntige stervormige beugels onder een hoek van 120 graden of op de kruisvormige beugels onder een hoek van 90 graden ten opzichte van elkaar bevestigd. De concave oppervlakken van de cups zijn in één richting gerangschikt en het gehele dwarsarmframe is op een verticale rotatieas bevestigd.
Wanneer de wind van links waait, is de windbeker 1 evenwijdig aan de windrichting, en is de componentkracht van de druk van de wind op de windbeker 1 in de richting die het meest loodrecht staat op de windbekeras ongeveer nul. Windcups 2 en 3 snijden de windrichting onder een hoek van 60 graden. Voor windbeker 2 is het concave oppervlak naar de wind gericht en draagt het de grootste winddruk; windcup 3 heeft een convex oppervlak dat naar de wind is gericht, en de wind eromheen maakt de winddruk kleiner dan die van windcup 2. Door het drukverschil tussen windcup 2 en windcup 3 in de richting loodrecht op de as van de windcup windbeker, de windbeker begint met de klok mee te draaien.
Nadat de windbeker begint te draaien, omdat beker 2 in de windrichting draait, neemt de druk van de wind relatief af, terwijl beker 3 met dezelfde snelheid tegen de wind in draait, neemt de winddruk relatief toe en het winddrukverschil blijft afnemen. Na een bepaalde tijd (constante windsnelheid), wanneer het partiële drukverschil dat op de drie windcups inwerkt nul is, zullen de windcups met een uniforme snelheid roteren. Op deze manier kan de windsnelheid worden bepaald aan de hand van de snelheid van de windbeker (omwentelingen per seconde).
Wanneer de windbeker draait, drijft deze de coaxiale meertandige snijschijf of magnetische staaf aan om te roteren, en verkrijgt hij een pulssignaal dat evenredig is aan de snelheid van de windbeker door het circuit. Het pulssignaal wordt door de teller geteld en na conversie kan de werkelijke windsnelheidswaarde worden verkregen. Momenteel gebruikt de nieuwe rotoranemometer drie cups en de prestaties van de conische cup zijn beter dan die van de halfronde cup. Wanneer de windsnelheid toeneemt, kan de rotor de snelheid snel verhogen, zodat deze overeenkomt met de luchtstroomsnelheid. Wanneer de windsnelheid afneemt, door de invloed van traagheid, zal de windsnelheid niet direct afnemen. Roterende anemometers geven meestal een te hoge windsnelheid aan bij windstoten en hebben een buitenmaats effect (produceert een gemiddelde fout van ongeveer 10 procent).
