Cos'è un sensore piezoelettrico? Cos'è un sensore di velocità del vento a coppa del vento?
1. Introduzione ai sensori
Un sensore (nome inglese: trasduttore/sensore) è un dispositivo di rilevamento in grado di rilevare le informazioni misurate e convertire le informazioni rilevate in segnali elettrici o altre forme richieste di output di informazioni secondo determinate regole per soddisfare i requisiti di trasmissione, elaborazione e archiviazione delle informazioni , visualizzazione, registrazione e controllo. A causa dei numerosi tipi di sensori, in questo articolo l'editor presenta solo il sensore piezoelettrico e il sensore di velocità del vento a coppa del vento.
2. Sensore piezoelettrico
Prima di tutto, diamo un'occhiata ad alcune conoscenze rilevanti sui sensori piezoelettrici. I sensori di pressione sono i sensori più comunemente utilizzati nella pratica industriale e i sensori di pressione che utilizziamo abitualmente sono realizzati principalmente utilizzando l'effetto piezoelettrico. Tali sensori sono anche chiamati sensori piezoelettrici.
I materiali piezoelettrici utilizzati principalmente nei sensori piezoelettrici includono quarzo, tartrato di sodio e potassio e fosfato monobasico di ammonio. Tra questi, il quarzo (biossido di silicio) è un cristallo naturale e in questo cristallo si trova l'effetto piezoelettrico. Entro un certo intervallo di temperature la proprietà piezoelettrica esiste sempre, ma quando la temperatura supera questo intervallo la proprietà piezoelettrica scompare completamente (questa elevata temperatura è il cosiddetto "punto Curie"). Poiché il campo elettrico cambia leggermente con il cambiamento dello stress (cioè il coefficiente piezoelettrico è relativamente basso), il quarzo viene gradualmente sostituito da altri cristalli piezoelettrici. Il tartrato di sodio e potassio ha un'ottima sensibilità piezoelettrica e un coefficiente piezoelettrico, ma può essere applicato solo in un ambiente con temperatura e umidità relativamente basse. Il fosfato monobasico di ammonio è un cristallo artificiale, che può resistere a temperature elevate e umidità relativamente elevata, quindi è stato ampiamente utilizzato.
3. Sensore di velocità del vento a tazza
Dopo aver compreso le nozioni rilevanti sul sensore piezoelettrico, diamo un'occhiata ad alcuni contenuti del sensore personalizzato della coppa del vento.
Il sensore di velocità del vento a tazza è un sensore di velocità del vento molto comune, inventato per la prima volta da Robinson in Inghilterra. In Cina, il sensore di velocità del vento a tazza è stato ampiamente utilizzato. La parte sensibile del sensore di velocità del vento a coppa del vento è composta da tre o quattro coppe vuote coniche o emisferiche. Il guscio cavo della tazza è fissato sulle staffe a forma di stella a tre punte a 120 gradi o sulle staffe a forma di croce a 90 gradi tra loro. Le superfici concave delle tazze sono disposte in una direzione e l'intero telaio della traversa è fissato su un asse di rotazione verticale.
Quando il vento soffia da sinistra, la coppa a vento 1 è parallela alla direzione del vento, e la forza componente della pressione del vento sulla coppa a vento 1 nella direzione più perpendicolare all'asse della coppa a vento è approssimativamente zero. Le coppe del vento 2 e 3 si intersecano con la direzione del vento con un angolo di 60 gradi. Per la coppa del vento 2, la sua superficie concava è rivolta verso il vento e sopporta la maggiore pressione del vento; la coppa del vento 3 ha una superficie convessa rivolta verso il vento, e il vento attorno ad essa rende la pressione del vento inferiore a quella della coppa del vento 2. A causa della differenza di pressione tra la coppa del vento 2 e la coppa del vento 3 nella direzione perpendicolare all'asse del coppa del vento, la coppa del vento inizia a ruotare in senso orario.
Dopo che la coppa del vento inizia a ruotare, poiché la coppa 2 ruota lungo la direzione del vento, la pressione del vento diminuisce relativamente, mentre la coppa 3 ruota contro il vento alla stessa velocità, la pressione del vento aumenta relativamente e la differenza di pressione del vento continua a diminuire. Dopo un periodo di tempo (velocità del vento costante), quando la differenza di pressione parziale che agisce sulle tre coppe del vento è pari a zero, le coppe del vento ruoteranno a una velocità uniforme. In questo modo è possibile determinare la velocità del vento in base alla velocità della coppa del vento (giri al secondo).
Quando la coppa del vento ruota, fa ruotare il disco da taglio coassiale multidente o l'asta magnetica e ottiene un segnale a impulsi proporzionale alla velocità della coppa del vento attraverso il circuito. Il segnale dell'impulso viene conteggiato dal contatore e il valore effettivo della velocità del vento può essere ottenuto dopo la conversione. Attualmente, il nuovo anemometro a rotore utilizza tre tazze e le prestazioni della tazza conica sono migliori di quelle emisferiche. Quando la velocità del vento aumenta, il rotore può aumentare rapidamente la velocità per adattarsi alla velocità del flusso d'aria. Quando la velocità del vento diminuisce, a causa dell'influenza dell'inerzia, la velocità del vento non diminuirà immediatamente. Gli anemometri rotanti di solito indicano una velocità del vento troppo elevata nelle raffiche e hanno un effetto fuori misura (produce un errore medio di circa il 10%).
