سنسور سرعت باد (Wind Speed Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور سرعت باد (Wind Speed Sensor) :
سنسور سرعت باد معمولا به همان بادسنج (Anemometer) اشاره دارد. در اینجا تمرکز بر جنبه سنسور (تبدیل سرعت مکانیکی به سیگنال الکتریکی) است. در یک بادسنج کاسه ای، چرخش کاسه ها معمولا توسط یک شفت به یک انکودر چرخشی یا یک ژنراتور کوچک (تاکوژنراتور) منتقل می شود. رایج ترین روش، استفاده از یک دیسک شیاردار همراه با یک سنسور نوری یا مغناطیسی (مانند کلید نی یا سنسور اثر هال) است. با چرخش دیسک، پالس هایی تولید می شود که فرکانس آنها (
\[ f \]) با سرعت باد (
\[ v \]) متناسب است:
\[ v = k \cdot f \]. ثابت
\[ k \]با کالیبراسیون در یک تونل باد به دست می آید.
در بادسنج های اولتراسونیک، سرعت باد از روی تفاوت زمان عبور پالس های صوتی در جهت مخالف محاسبه می شود. اگر فاصله بین دو مبدل
\[ L \]باشد، زمان عبور در جهت باد
\[ t_{down} = \frac{L}{c + v} \]و در خلاف جهت باد
\[ t_{up} = \frac{L}{c - v} \]است (
\[ c \]سرعت صوت). با حل این معادلات، سرعت باد
\[ v \]و سرعت صوت
\[ c \](که به دما وابسته است) به دست می آید.
پارامترهای مهم در یک سنسور سرعت باد:
محدوده اندازه گیری: از ۰ تا ۵۰، ۶۰ یا حتی ۷۵ متر بر ثانیه (برای طوفان ها).
دقت: معمولا ±۰.۲ تا ±۰.۵ متر بر ثانیه.
آستانه راه اندازی (Starting Threshold): حداقل سرعت باد برای شروع چرخش (در نوع مکانیکی).
خروجی: می تواند پالس (فرکانس)، ولتاژ آنالوگ (۰-۵V)، جریان (۴-۲۰mA) یا دیجیتال (RS485, SDI-12) باشد.
کالیبراسیون سنسورهای سرعت باد در تونل های باد با استفاده از یک بادسنج مرجع دقیق (مانند بادسنج لیزری داپلر) انجام می شود. اندازه گیری دقیق سرعت باد برای پیش بینی هوا، مطالعات آلودگی هوا (گسترش آلاینده ها)، و بهینه سازی عملکرد توربین های بادی حیاتی است.
\[ v = \frac{L}{2} \left( \frac{1}{t_{down}} - \frac{1}{t_{up}} \right) \quad \text{(اولتراسونیک)} \]