¿Qué es un sensor piezoeléctrico? ¿Qué es un sensor de velocidad del viento en forma de copa de viento?
1. Introducción a los sensores
Un sensor (nombre en inglés: transductor/sensor) es un dispositivo de detección que puede detectar la información medida y convertir la información detectada en señales eléctricas u otras formas requeridas de salida de información de acuerdo con ciertas reglas para cumplir con los requisitos de transmisión, procesamiento y almacenamiento de información. , visualización, grabación y control. Debido a la gran cantidad de tipos de sensores, en este artículo, el editor solo presenta el sensor piezoeléctrico y el sensor de velocidad del viento.
2. Sensor piezoeléctrico
En primer lugar, echemos un vistazo a algunos conocimientos relevantes sobre los sensores piezoeléctricos. Los sensores de presión son los sensores más utilizados en la práctica industrial y los sensores de presión que utilizamos habitualmente se fabrican principalmente mediante el efecto piezoeléctrico. Estos sensores también se denominan sensores piezoeléctricos.
Los materiales piezoeléctricos utilizados principalmente en sensores piezoeléctricos incluyen cuarzo, tartrato de potasio y sodio y dihidrógenofosfato de amonio. Entre ellos, el cuarzo (dióxido de silicio) es un cristal natural y el efecto piezoeléctrico se encuentra en este cristal. Dentro de un cierto rango de temperatura, la propiedad piezoeléctrica siempre existe, pero cuando la temperatura excede este rango, la propiedad piezoeléctrica desaparece por completo (esta alta temperatura es el llamado "punto de Curie"). Dado que el campo eléctrico cambia ligeramente con el cambio de tensión (es decir, el coeficiente piezoeléctrico es relativamente bajo), el cuarzo se reemplaza gradualmente por otros cristales piezoeléctricos. El tartrato de potasio y sodio tiene una gran sensibilidad piezoeléctrica y coeficiente piezoeléctrico, pero solo se puede aplicar en un ambiente con temperatura y humedad ambiente relativamente bajas. El dihidrógenofosfato de amonio es un cristal artificial que puede soportar altas temperaturas y una humedad relativamente alta, por lo que se ha utilizado ampliamente.
3. Sensor de velocidad del viento de copa de viento
Después de comprender los conocimientos relevantes del sensor piezoeléctrico, echemos un vistazo a algunos contenidos del sensor personalizado de copa de viento.
El sensor de velocidad del viento es un sensor de velocidad del viento muy común, inventado por primera vez por Robinson en Inglaterra. En China, el sensor de velocidad del viento en copa de viento se ha utilizado ampliamente. La parte de detección del sensor de velocidad del viento se compone de tres o cuatro copas vacías cónicas o semiesféricas. La copa hueca se fija a los soportes en forma de estrella de tres puntas a 120 grados o a los soportes en forma de cruz a 90 grados entre sí. Las superficies cóncavas de las copas están dispuestas en una dirección y todo el marco del travesaño está fijado sobre un eje de rotación vertical.
Cuando el viento sopla desde la izquierda, la copa de viento 1 es paralela a la dirección del viento, y la fuerza componente de la presión del viento sobre la copa de viento 1 en la dirección más perpendicular al eje de la copa de viento es aproximadamente cero. Las copas de viento 2 y 3 se cruzan con la dirección del viento en un ángulo de 60 grados. Para la copa de viento 2, su superficie cóncava mira al viento y soporta la mayor presión del viento; La copa de viento 3 tiene una superficie convexa orientada hacia el viento, y el viento a su alrededor hace que la presión del viento sea menor que la de la copa de viento 2. Debido a la diferencia de presión entre la copa de viento 2 y la copa de viento 3 en la dirección perpendicular al eje de la copa de viento, la copa de viento comienza a girar en el sentido de las agujas del reloj.
Después de que la copa de viento comienza a girar, debido a que la copa 2 gira a lo largo de la dirección del viento, la presión del viento disminuye relativamente, mientras que la copa 3 gira contra el viento a la misma velocidad, la presión del viento aumenta relativamente y la diferencia de presión del viento sigue disminuyendo. Después de un período de tiempo (velocidad del viento constante), cuando la diferencia de presión parcial que actúa sobre las tres copas de viento es cero, las copas de viento girarán a una velocidad uniforme. De esta forma, la velocidad del viento se puede determinar en función de la velocidad de la copa de viento (revoluciones por segundo).
Cuando la copa de viento gira, hace girar el disco de corte coaxial de dientes múltiples o la varilla magnética y obtiene una señal de pulso proporcional a la velocidad de la copa de viento a través del circuito. El contador cuenta la señal de pulso y el valor real de la velocidad del viento se puede obtener después de la conversión. En la actualidad, el nuevo anemómetro de rotor utiliza tres copas y el rendimiento de la copa cónica es mejor que el de la hemisférica. Cuando aumenta la velocidad del viento, el rotor puede aumentar rápidamente la velocidad para igualar la velocidad del flujo de aire. Cuando la velocidad del viento disminuye, debido a la influencia de la inercia, la velocidad del viento no disminuirá inmediatamente. Los anemómetros giratorios suelen indicar una velocidad del viento demasiado alta en ráfagas y tienen un efecto descomunal (produce un error promedio de alrededor del 10 por ciento).
