風(feng)的探索史
風(feng)(feng)的(de)力(li)(li)量(liang)遍及世界的(de)各個角落，這(zhe)種看似(si)無形的(de)自(zi)然(ran)力(li)(li)量(liang)，既是塑造(zao)地表(biao)環境的(de)重要因素，也在(zai)很大程度上推(tui)動了人(ren)類文明(ming)的(de)進(jin)程。自(zi)古(gu)以(yi)來，人(ren)類對風(feng)(feng)的(de)探索(suo)從未(wei)停歇。早在(zai)氣象觀測(ce)技術尚未(wei)形成體系的(de)古(gu)代，人(ren)類便通過觀察自(zi)然(ran)現(xian)象、發(fa)明(ming)簡易器械來測(ce)量(liang)風(feng)(feng)：2000多年(nian)前(qian)的(de)漢代，科學家張衡發(fa)明(ming)的(de)“相(xiang)風(feng)(feng)鳥”，便是人(ren)類最早的(de)“風(feng)(feng)向(xiang)標”；唐宋時期，出現(xian)了“風(feng)(feng)向(xiang)旗”與“風(feng)(feng)鐸(duo)”作為輔助測(ce)風(feng)(feng)工具。
18世紀，歐洲(zhou)人發明了(le)機械(xie)風(feng)(feng)(feng)杯式風(feng)(feng)(feng)速儀(yi)，通(tong)過風(feng)(feng)(feng)杯轉動的(de)圈數計算風(feng)(feng)(feng)速。步入現代，科學家在風(feng)(feng)(feng)杯式風(feng)(feng)(feng)速儀(yi)的(de)基礎上進行(xing)優化，發明了(le)機械(xie)式風(feng)(feng)(feng)速風(feng)(feng)(feng)向傳感器，能夠(gou)將機械(xie)運動轉換為電(dian)信號以測量風(feng)(feng)(feng)力(li)參數，但其核心(xin)原理并未改變，因此(ci)固有(you)的(de)局限性仍(reng)舊存在。
1啟(qi)動閾值高(gao)
因風杯軸承、風向標(biao)轉軸等部件存在摩擦力，傳感器需達到最低(di)風速才能啟(qi)動，無(wu)法(fa)有效測(ce)量低(di)于此值(zhi)的微風，難以滿足農業(ye)溫室通風等需要精密微風監測(ce)的場景需求(qiu)。
2運維成本高
易損部件多、環境適應(ying)性差(cha)且維護頻繁，需(xu)要人工進行高頻次的現場清潔(jie)、校準和更換，運維成本高昂。
3使用壽命(ming)短
機械磨損(sun)不可(ke)避(bi)免，核心(xin)部(bu)件(jian)需長期(qi)轉動或活動，隨著使用時(shi)間增加，磨損(sun)間隙(xi)會逐漸(jian)擴大(da)，風速(su)測量精度逐漸(jian)下(xia)降，使用壽(shou)命遠低于無(wu)機械部(bu)件(jian)的(de)測風設備。
這(zhe)(zhe)些局限(xian)性(xing)導致機械式風速(su)風向(xiang)傳感器僅(jin)能(neng)適用(yong)于常(chang)規(gui)（二維(wei)(wei)）氣(qi)象監測(ce)，而在通量(liang)觀測(ce)、風能(neng)高(gao)級(ji)評估及科學研(yan)究(jiu)等領域則(ze)無法(fa)滿足要求。為(wei)此，山東(dong)仁科推出了基于超聲波(bo)原(yuan)理的(de)超聲波(bo)三維(wei)(wei)風速(su)風向(xiang)變送(song)器。這(zhe)(zhe)款專業的(de)測(ce)風設備(bei)能(neng)夠提供完整的(de)三維(wei)(wei)風矢量(liang)信(xin)息，具備(bei)其他(ta)類型設備(bei)無法(fa)替代的(de)獨特優勢。
變(bian)送器是怎樣工作(zuo)的(de)?
三維(wei)超(chao)聲(sheng)波風(feng)(feng)(feng)速風(feng)(feng)(feng)向變送器的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)原理建立在 “超(chao)聲(sheng)波傳播速度受(shou)氣流影響” 的(de)(de)(de)物理特(te)性之(zhi)上，與(yu)常規的(de)(de)(de)風(feng)(feng)(feng)杯或旋翼式(shi)風(feng)(feng)(feng)速儀相比，這種測(ce)量方法的(de)(de)(de)最大特(te)點在于(yu)整(zheng)個測(ce)風(feng)(feng)(feng)系統沒有任何機械(xie)轉動部件，屬于(yu)無(wu)慣性測(ce)量。
為實現三(san)維(wei)空間的全面測(ce)量(liang)，設備采用三(san)根(gen)支撐桿結(jie)構(gou)(gou)，可以有效減少風(feng)阻，使測(ce)試(shi)數(shu)據更(geng)精準；搭載(zai)六個超(chao)聲波(bo)探(tan)頭，這些探(tan)頭按(an)特定(ding)結(jie)構(gou)(gou)分布在三(san)維(wei)平面內(nei)，分別對應 X、Y、Z 三(san)個空間坐(zuo)標軸方向，探(tan)頭在三(san)維(wei)平面內(nei)循環(huan)發送(song)和(he)接收超(chao)聲波(bo)，通過超(chao)聲波(bo)在空氣中傳(chuan)播的時(shi)差(cha)來測(ce)量(liang)風(feng)速和(he)風(feng)向。在測(ce)量(liang)風(feng)速風(feng)向的同(tong)時(shi)，設備還能通過精確計算超(chao)聲波(bo)傳(chuan)播時(shi)間直接得到聲速值，并據此(ci)推導出聲溫(wen)數(shu)據，可廣泛應用于氣象觀(guan)測(ce)、風(feng)電(dian)運維(wei)、環(huan)境監(jian)測(ce)等對數(shu)據精度和(he)實時(shi)性要(yao)求極高的場景。
功(gong)能優勢介紹
三(san)維超聲波風(feng)速風(feng)向變送器具(ju)有多(duo)參數同步采集、全方(fang)(fang)位無死角監測、使用壽(shou)命長、防護(hu)性強、操作(zuo)簡單(dan)、安(an)裝方(fang)(fang)便等(deng)優勢，不僅大幅提(ti)(ti)高了(le)監測可靠性，也為相關領域提(ti)(ti)供(gong)了(le)更為完整和科學的數據(ju)基礎。
多參數(shu)同步采集
在氣(qi)象研(yan)究(jiu)、環境評估、工業生產等(deng)依賴大氣(qi)參(can)數分(fen)析(xi)的(de)領域，數據維度(du)完整(zheng)性直接決定了決策的(de)科學性與有效(xiao)性。
三(san)維(wei)超聲(sheng)波風速(su)風向變(bian)送器(qi)能夠同步(bu)監測三(san)維(wei)空間內X軸(zhou)、Y軸(zhou)、Z軸(zhou)方(fang)(fang)向的(de)(de)風速(su)狀況(kuang)及水平(ping)、垂直(zhi)風向，實(shi)現對(dui)氣(qi)流(liu)運(yun)動(dong)(dong)的(de)(de)立體(ti)化感(gan)知。這種全維(wei)度的(de)(de)測量方(fang)(fang)式不僅完整覆蓋空間中風場的(de)(de)分布特征(zheng)，還(huan)可(ke)實(shi)時追蹤氣(qi)流(liu)的(de)(de)動(dong)(dong)態變(bian)化過程(cheng)。即(ji)使面(mian)對(dui)復雜多變(bian)的(de)(de)氣(qi)流(liu)，設備仍可(ke)快速(su)響(xiang)應并穩定輸(shu)出數據，為風場研究(jiu)、環境(jing)監測、工(gong)業(ye)安全等需(xu)全面(mian)掌握氣(qi)流(liu)狀態的(de)(de)領域提(ti)供(gong)了堅實(shi)可(ke)靠(kao)的(de)(de)數據基礎。
除三維風速(su)(su)(su)(su)與(yu)(yu)風向外，三維超聲(sheng)(sheng)波風速(su)(su)(su)(su)風向變送器還能同步測量聲(sheng)(sheng)速(su)(su)(su)(su)及聲(sheng)(sheng)溫的(de)(de)瞬時數值。其中(zhong)，聲(sheng)(sheng)速(su)(su)(su)(su)是(shi)超聲(sheng)(sheng)波傳播(bo)過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)直接測量值，而(er)聲(sheng)(sheng)溫則是(shi)根據聲(sheng)(sheng)速(su)(su)(su)(su)與(yu)(yu)空氣(qi)溫度的(de)(de)物(wu)理關系推導出(chu)的(de)(de)重要參(can)數。同步測量聲(sheng)(sheng)速(su)(su)(su)(su)與(yu)(yu)聲(sheng)(sheng)溫拓展了設(she)備的(de)(de)數據采集維度，從而(er)構(gou)建(jian)出(chu)一(yi)套更為完整的(de)(de)大氣(qi)參(can)數測量體系。
無(wu)死角監測
三維(wei)(wei)(wei)超聲波(bo)風速風向(xiang)變(bian)送器(qi)可實現無死角的全(quan)方(fang)位測量(liang)。傳統(tong)設備(bei)受(shou)制于機械慣性(xing)，有效測量(liang)范圍(wei)有限，在(zai)復雜多(duo)變(bian)的氣流中極易(yi)形成盲(mang)區；而三維(wei)(wei)(wei)超聲波(bo)變(bian)送器(qi)憑借其多(duo)探頭的三維(wei)(wei)(wei)布局與(yu)循環工(gong)作模式，能夠覆(fu)蓋(gai)整個三維(wei)(wei)(wei)空間，精準(zhun)捕捉(zhuo)來自任何(he)方(fang)向(xiang)的氣流信息，確(que)保了(le)數據(ju)的全(quan)面性(xing)與(yu)準(zhun)確(que)性(xing)。
并且三(san)維(wei)超聲波(bo)風(feng)速(su)風(feng)向變送器不存在(zai)啟(qi)動(dong)風(feng)速(su)限制，即便處(chu)于零風(feng)速(su)環(huan)境中也能(neng)穩定工(gong)作，精(jing)準捕(bu)捉到微(wei)風(feng)、靜風(feng)等微(wei)弱氣(qi)流狀態下(xia)的大氣(qi)參(can)數(shu)(shu)，有效避免了傳統機械設備因存在(zai)啟(qi)動(dong)閾(yu)值而導致的低風(feng)速(su)數(shu)(shu)據缺(que)失問題。
憑借(jie)在啟動風(feng)速和(he)測量角度(du)上的(de)雙(shuang)重優(you)勢(shi)，設備顯著增強了對復雜氣(qi)流環境(jing)的(de)適應(ying)性(xing)，為精(jing)準、可靠、連(lian)續的(de)數據采集(ji)提供了關鍵保障。
使用壽命長
三(san)維(wei)超(chao)聲(sheng)波風速風向變送(song)器摒棄了(le)(le)移動部(bu)(bu)件，通(tong)過超(chao)聲(sheng)波探頭的(de)信號發送(song)與(yu)接收完成測量。整個工作(zuo)過程(cheng)中(zhong)(zhong)無(wu)任何機械運轉，從根本(ben)上避免(mian)了(le)(le)因(yin)摩擦、碰(peng)撞導致的(de)部(bu)(bu)件損(sun)(sun)耗。這種無(wu)磨損(sun)(sun)的(de)運行模式不僅(jin)使設(she)備能夠長期(qi)保持測量精度，還(huan)大幅延長了(le)(le)使用壽命(ming)，降低了(le)(le)因(yin)機械故(gu)障所需的(de)維(wei)修成本(ben)，從而保障設(she)備在長期(qi)連續工作(zuo)中(zhong)(zhong)穩定運行，為(wei)不間斷的(de)數據采集提供可(ke)靠支持。
防護性強(qiang)
風速監測設備通(tong)常長期(qi)暴露(lu)于戶外(wai)(wai)，面(mian)臨雨水(shui)沖(chong)刷、紫外(wai)(wai)線照(zhao)射、腐(fu)蝕性(xing)氣體(ti)侵蝕等(deng)多重(zhong)挑戰。三(san)維(wei)超聲波(bo)風速風向變送器采用(yong)全金屬(shu)外(wai)(wai)殼設計，具有優異的結構強(qiang)度，能有效抵御(yu)外(wai)(wai)力沖(chong)擊，防(fang)止因碰撞或擠壓造成設備損壞，顯著增強(qiang)了其(qi)(qi)環境適應性(xing)，能夠穩定應對各種復雜(za)惡(e)劣的使用(yong)場景；其(qi)(qi)次，金屬(shu)外(wai)(wai)殼的表面(mian)經過特(te)殊的防(fang)腐(fu)蝕處理，可抵抗雨水(shui)、濕(shi)氣、鹽霧等(deng)腐(fu)蝕性(xing)物質(zhi)的侵蝕，避(bi)免生銹與老(lao)化，從而(er)確保設備在潮濕(shi)、沿海或工(gong)業(ye)污染(ran)等(deng)強(qiang)腐(fu)蝕性(xing)環境中也能長期(qi)穩定運(yun)行(xing)。
操作簡單
三維超(chao)聲波(bo)風速風向變送器無(wu)移動部(bu)件，無(wu)需(xu)頻(pin)繁拆(chai)解維護；同(tong)時，設(she)備(bei)(bei)可長期保持測量精度，無(wu)需(xu)工作人員(yuan)攜帶專業設(she)備(bei)(bei)到現(xian)場進行二次校(xiao)準(zhun)。這種 “免維護、免校(xiao)準(zhun)” 的(de)特性，讓設(she)備(bei)(bei)在(zai)投入使用后可實現(xian)長期自主(zhu)運行，極(ji)大減(jian)少(shao)了(le)人力(li)投入與時間成本(ben)，尤其適(shi)用于偏遠地區、高海拔等(deng)不(bu)便頻(pin)繁往返(fan)的(de)監(jian)測場景。
安裝方便
三維超(chao)聲波風速風向變送器安裝(zhuang)(zhuang)簡單，部署門檻低(di)(di)，即便非(fei)專業技術人員(yuan)也能(neng)(neng)快速完成。安裝(zhuang)(zhuang)時(shi)，只需將設備套在適配的(de)立(li)桿(gan)上，擰(ning)緊自帶的(de)螺栓將其固定，然后依據說明書完成接線即可。整(zheng)個過(guo)程無需焊接、復雜調(diao)試或(huo)特殊工(gong)具，單人短(duan)時(shi)間內便可操作完畢。這種簡便的(de)安裝(zhuang)(zhuang)方式顯著降低(di)(di)了對人員(yuan)專業技能(neng)(neng)的(de)要(yao)求，并減少了因安裝(zhuang)(zhuang)失誤(wu)引入測量誤(wu)差(cha)的(de)風險。
從漢(han)代“相風(feng)鳥”的(de)古(gu)樸觀(guan)測(ce)，到機械(xie)風(feng)杯式風(feng)速(su)儀的(de)百(bai)年沿(yan)用，人類對風(feng)的(de)感知(zhi)在不斷(duan)突(tu)破局限(xian)。如今(jin)，山東(dong)仁(ren)科三維(wei)(wei)超聲波風(feng)速(su)風(feng)向變送器以無機械(xie)部件(jian)的(de)設(she)(she)計，突(tu)破了(le)傳統設(she)(she)備啟動(dong)閾值高(gao)、維(wei)(wei)護(hu)繁瑣、精(jing)度衰減的(de)局限(xian)。其三維(wei)(wei)立體測(ce)量、零風(feng)速(su)響(xiang)應(ying)、免維(wei)(wei)護(hu)運行等優勢(shi)，為氣象觀(guan)測(ce)、風(feng)電運維(wei)(wei)、環境監(jian)測(ce)及工業安全等領域提供了(le)更精(jing)準、可(ke)靠、高(gao)效(xiao)的(de)數(shu)據支(zhi)撐，推動(dong)了(le)風(feng)場監(jian)測(ce)技術向智能化、高(gao)精(jing)度和低(di)成本方向不斷(duan)發展。
