超聲波風速風向傳感器對比分析摘要：

分別采用3種體積各異的超聲波原理風速風向傳感器進行對比分析體積對風洞風速的影響。

一、超聲波風速風向傳感器引言

風速計的計量檢測過程中，除了實驗室的溫濕壓環境條件影響外，很多干擾因素并沒有引起計量工作者的重視，例如被測物體的體積差異也會造成檢測結果的差異。本文重點討論了被測物體體積對風洞中風速計檢測結果的影響。

二、 超聲波風速風向傳感器環境條件

現在大多數計量機構用皮托管微壓傳感器作為風速傳感器標準器，一般認為皮托管測量值在2m／s以上具有比較高的可信度,故我們選擇使用定期送檢準確度等級優于0.01的標準器。

對標準風速值的影響大多是實驗室空氣溫度的變化，故我們在實驗室溫度變化不超過3℃進行檢定。大氣壓力的變化對標準風速值的影響也較大，但是實驗室中氣壓值相對較為穩定，一般實驗室都能滿足氣壓的變化量?？諝鉂穸鹊淖兓瘜藴曙L速值的影響較小，一般實驗室都能滿足要求。

由于傳感器加工工藝的差異，超聲波風速風向傳感器方向對測量結果會有一定影響，故應在同一個方向條件下檢測對比。

三、體積對風速測量結果的影響

1、超聲波風速風向傳感器測試

根據風量守恒原理，風洞風速測量下限=2B／A，其中A和B分別為被檢儀器和皮托管所在位置的風洞截面積。本文采用被檢儀器和皮托處在相同截面積處，則測量下限為2m/s，A=B=0.5m*0.5m=0.25m²。

風速計的原理眾多,有熱式和機械葉輪式以及超聲波式的。其中超聲波風速儀是利用超聲波在空氣中傳播時間差來測量風速和風向的測量儀器。具有很多熱式和機械式風速儀所不具有的特點，被認為是可替代機械式風速風向儀的理想儀器，具有方便集成、磨損小、使用壽命長、響應速度快等特點。

因此本文分別采用市面上較為穩定的富奧通科技（北京）公司生產的3種體積各異的超聲波原理風速風向傳感器進行對比分析：體積對風洞風速的影響。分別為FWS200(風速風向兩參數)、FW500（風速風向溫濕壓五參數）、FWS600（風速風向溫濕壓雨量六參數）。

                                                                      三種設備縱切截面積，以及與風洞截面積之比如下表：

2.體積對風速的影響

1）變頻器頻率值相同時，在A~D四種條件下測量標準器8個點風速，并記錄如下表：A:無設備，B:FWS200，C:FWS500，D:FWS600

2）不同被測物時風洞皮托管風系數

根據上表數據以檢測點值為橫軸，以實測值為縱軸，分別對比B、C、D值得到三種被測物對風洞皮托管風速的影響

根據上圖直線分別得到三種條件下皮托管風系數Kb=0.9928，Kc=0.9624，Kd=0.9219

3) 截面積比與皮托管風系數的關系

根據上圖，以截面積比為橫軸，以實測風系數為縱軸，得到風系數與截面積比的關系如下圖：

四、超聲波風速風向傳感器結論

由于風阻作用物體在風洞中會對皮托管風速計結果會產生影響，物體長度、風洞截面積一定時，橫截面越大，體積越大對皮托管風系數衰減程度越大，在一定范圍內，隨著體積的增加，衰減率遞增。因此為了使風速計在計量時獲得更高準確度需要通過算法和系數校準來排除體積風阻的干擾。