在如今的大環(huán)境下，資源短缺、環(huán)境惡化已經(jīng)成為全國各地非常突出的一個(gè)問題，如何合理開發(fā)和利用可再生能源已經(jīng)成為了人們廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。風(fēng)能作為一種無污染的可再生能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΓL(fēng)力行業(yè)成為新能源領(lǐng)域中，極具成熟和發(fā)展前景的行業(yè)，同時(shí)風(fēng)速風(fēng)向傳感器以及超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器也得到了廣泛的應(yīng)用。
一、風(fēng)速風(fēng)向傳感器的應(yīng)用
風(fēng)速風(fēng)向傳感器廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電；風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動(dòng)能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電力動(dòng)能，這就是風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。
雖然風(fēng)力發(fā)電過程極為環(huán)保，但是風(fēng)力發(fā)電穩(wěn)定性不足卻使得風(fēng)能發(fā)電比其他能源發(fā)電的成本高，所以要想很好的控制風(fēng)機(jī)發(fā)電，使之跟隨風(fēng)的變化而獲取極限發(fā)電功率從而降低成本就必須準(zhǔn)確及時(shí)地測(cè)出風(fēng)向和風(fēng)速,以便對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)地控制；此外,風(fēng)電場(chǎng)的選址也要求對(duì)風(fēng)速風(fēng)向有一個(gè)提前的預(yù)知以提供合理的分析依據(jù)。因此，使用風(fēng)速風(fēng)向傳感器準(zhǔn)確測(cè)量風(fēng)參數(shù)，在風(fēng)力發(fā)電中是至關(guān)重要的。
二、風(fēng)速風(fēng)向傳感器的原理
1、機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器
機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器由于存在機(jī)械轉(zhuǎn)軸，因此分為風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器兩款設(shè)備：
風(fēng)速傳感器
機(jī)械式結(jié)構(gòu)的風(fēng)速傳感器是一種采用可以連續(xù)測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)量（風(fēng)量=風(fēng)速×橫截面積）大小的傳感器。比較常見的風(fēng)速傳感器是風(fēng)杯式風(fēng)速傳感器，該傳感器相傳最早是由英國魯濱孫發(fā)明的。測(cè)量部分是由三個(gè)或四個(gè)半球形的風(fēng)杯組成，風(fēng)杯順著一個(gè)方向，按均等角度安裝在垂直地面的旋轉(zhuǎn)支架上。
風(fēng)向傳感器
風(fēng)向傳感器以風(fēng)向箭頭的轉(zhuǎn)動(dòng)探測(cè)、感受外界的風(fēng)向信息，并將其傳遞給同軸碼盤，同時(shí)輸出對(duì)應(yīng)風(fēng)向相關(guān)數(shù)值的一種物理裝置；它主體采用風(fēng)向標(biāo)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，當(dāng)風(fēng)吹向風(fēng)向標(biāo)的尾部的尾翼的時(shí)候，風(fēng)向標(biāo)的箭頭就會(huì)指風(fēng)吹過來的方向。為了保持對(duì)于方向的敏感性，同時(shí)還采用不同的內(nèi)部機(jī)構(gòu)來給風(fēng)速傳感器辨別方向。
2、超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器
超聲波的工作原理是利用超聲波時(shí)差法來實(shí)現(xiàn)風(fēng)速風(fēng)向的測(cè)量。由于聲音在空氣中的傳播速度，會(huì)和風(fēng)向上的氣流速度疊加。假如超聲波的傳播方向與風(fēng)向相同，那么它的速度會(huì)加快；反之，若超聲波的傳播方向若與風(fēng)向相反，那么它的速度會(huì)變慢。所以，在固定的檢測(cè)條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風(fēng)速函數(shù)對(duì)應(yīng)。 通過計(jì)算即可得到精確的風(fēng)速和風(fēng)向。由于聲波在空氣中傳播時(shí)，它的速度受溫度的影響很大；風(fēng)速傳感器檢測(cè)兩個(gè)通道上的兩個(gè)相反方向，因此溫度對(duì)聲波速度產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)。
風(fēng)速風(fēng)向傳感器作為風(fēng)電開發(fā)不可缺少的重要組成部分,直接影響著風(fēng)機(jī)的可靠性和發(fā)電效率，同時(shí)也直接關(guān)系到風(fēng)電行業(yè)的利潤、贏利能力、滿意度。目前，風(fēng)電廠大多位于野外自然環(huán)境惡劣的地方，氣溫低、沙塵大的環(huán)境，對(duì)系統(tǒng)的工作溫度及抗折性要求很苛刻。現(xiàn)有的機(jī)械式產(chǎn)品在這方面稍有欠缺。為此，超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器在風(fēng)電行業(yè)或有廣闊的應(yīng)用前景。
